Lattice-based signature schemes là các hệ thống chữ ký số dựa trên lý thuyết lưới lý tưởng (ideal lattice theory). Chữ ký số là một phương tiện quan trọng để xác thực tính xác thực và bảo mật thông tin trong môi trường kết nối internet. Các hệ thống chữ ký số truyền thống như RSA và DSA đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm nhưng chúng có thể bị đánh bại bởi các kỹ thuật tấn công hiện đại.
Lattice-based signature schemes giúp giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các phép tính trên lưới lý tưởng để tạo ra chữ ký số. Các hệ thống này không dựa trên bất kỳ giả định nào về sự khó giải các bài toán toán học phức tạp, mà dựa trên tính khó của bài toán tìm kiếm ngắn nhất trong lưới (shortest vector problem).
Lattice-based signature schemes có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chống lại các cuộc tấn công hiện đại như tấn công đường giữa (man-in-the-middle), khả năng chống lại các cuộc tấn công dựa trên việc phân tích số và khả năng tương thích với các hệ thống mã hóa khác như Lattice-based encryption. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm yêu cầu tính toán cao hơn so với các hệ thống chữ ký số khác và chưa được triển khai rộng rãi trong thực tế.
Các loại Lattice-based signature schemes
Có nhiều loại Lattice-based signature schemes, nhưng ở đây chúng tôi sẽ giới thiệu các loại chính:
- BLISS: BLISS là viết tắt của “Bimodal Lattice Signature Scheme”. Được giới thiệu vào năm 2013, BLISS là một trong những hệ thống chữ ký số lưới đầu tiên được chứng minh là an toàn. Nó được xây dựng trên cơ sở của một họ lưới mới gọi là lưới bimodal.
- BLISS-B: BLISS-B là một phiên bản nâng cao của BLISS. Được giới thiệu vào năm 2017, BLISS-B sử dụng một họ lưới bimodal mới được thiết kế để cung cấp sự bảo mật mạnh hơn. BLISS-B cũng có thể xử lý các thông điệp lớn hơn và có thể tương thích với các hệ thống mã hóa khác.
- qTESLA: qTESLA là một hệ thống chữ ký số lưới dựa trên bài toán lưới tìm kiếm ngắn nhất và được giới thiệu vào năm 2018. Nó là một hệ thống chữ ký số lưới được thiết kế để có thể triển khai hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu về tốc độ và kích thước của mã.
- Falcon: Falcon là một hệ thống chữ ký số lưới mới được giới thiệu vào năm 2019. Nó được xây dựng trên cơ sở của một lớp lưới mới được gọi là lưới Kummer. Falcon cung cấp hiệu suất cao và bảo mật mạnh hơn so với các hệ thống chữ ký số lưới trước đây.
- Rainbow: Rainbow là một hệ thống chữ ký số lưới khác được giới thiệu vào năm 2005. Nó dựa trên lý thuyết về các đa tạp (multivariable) và cung cấp một phương thức đa dạng để tạo ra các chữ ký số. Rainbow đã được sử dụng để xác thực chữ ký trong các ứng dụng thực tế như mạng di động và trò chơi điện tử.
- Dilithium: Dilithium là một hệ thống chữ ký số lưới mới được giới thiệu vào năm 2017. Nó dựa trên một lớp lưới mới được gọi là lưới LWE và được thiết kế để cung cấp bảo mật mạnh và tốc độ cao. Dilithium đã được chứng minh là an toàn và được đề xuất để sử dụng trong các hệ thống bảo mật chuyên nghiệp.
Những hệ thống chữ ký số lưới này đều có ưu điểm là không dựa trên bất kỳ giả định nào về tính khó giải của các bài toán toán học, nhưng vẫn có thể đảm bảo tính bảo mật và hiệu suất. Tuy nhiên, các hệ thống chữ ký số lưới cũng có nhược điểm của chúng, bao gồm sự phức tạp tính toán và khó triển khai trong thực tế.
