Phát triển thành công các lược đồ và giao thức chữ ký số mù hậu lượng tử

Ngày: 31/01/2024 | 1675

Các nhà khoa học Viện Công nghệ thông tin (Viện Hàn lâm KHCNVN) và Viện Công nghệ Thông tin và Tự động hóa Xanh Pê-téc-bua (Viện Hàn lâm Liên bang Nga) đã hợp tác nghiên cứu thành công các lược đồ, giao thức và thuật toán chữ ký số mù, chữ ký số mù hậu lượng tử (dựa trên độ phức tạp của bài toán logarit rời rạc ẩn HDLP) trong khuôn khổ nhiệm vụ hợp tác quốc tế cấp Viện Hàn lâm KHCNVN (QTRU01.13/21-22). Từ kết quả này, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm, đánh giá lược đồ với hệ thống bầu cử điện tử. Nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn nhằm đảm bảo an toàn trao đổi thông tin cho các cơ quan trọng yếu của Việt Nam trong bối cảnh ra đời của công nghệ tính toán lượng tử.

Mật mã kháng lượng tử trước các cuộc tấn công mã hóa

Hiện nay, sự phát triển của công nghệ tính toán lượng tử thì mã hóa dữ liệu có thể gặp phải các vấn đề khó lường. Do đó, hầu hết các hệ mật mã hiện tại sẽ trở thành không an toàn khi xuất hiện các máy tính lượng tử. Vì vậy, việc phát triển các thuật toán mật mã kháng lượng tử để bảo vệ dữ liệu là vấn đề cấp thiết. Trong đó, nghiên cứu, phát triển các cơ chế và phương pháp mới để hình thành chữ ký số mù hậu lượng tử có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử, bảo vệ các hệ thống thông tin trọng yếu là vô cùng cần thiết. Gần đây, nhiều nghiên cứu về lược đồ chữ ký số mù hậu lượng tử dựa trên cấu trúc HDLP đã được đề xuất nhằm nâng cao hiệu năng (thời gian thực hiện) và độ an toàn trước các cuộc tấn công mã hóa.

Tại Việt Nam, nghiên cứu về khoa học mật mã chủ yếu tập trung tại Ban Cơ yếu Chính phủ, với nghiên cứu chính nhằm phát triển các hệ mật dành cho chính phủ và an ninh quốc phòng. Hiện tại, các nhà nghiên cứu vẫn đang tập trung vào các hệ mật có khả năng chống lại các nguy cơ tấn công từ các máy tính truyền thống, trong khi các nghiên cứu về mật mã hậu lượng tử là vấn đề mới được đặt ra. Trên thực tế, dữ liệu của các cá nhân và tổ chức sẽ ngày càng lớn và nhu cầu đảm bảo an toàn cho dữ liệu lớn đang trở nên cấp thiết tại Việt Nam, do đó việc đề xuất các thuật toán mật mã hậu lượng tử đảm bảo tính hiệu quả và thực tiễn là nhu cầu cấp bách được đặt ra.

Phát triển thành công các lược đồ và giao thức chữ ký số mù hậu lượng tử

Từ thực tiễn trên, nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Nguyễn Long Giang, Viện Công nghệ thông tin đã phối hợp với nhóm nghiên cứu của Giáo sư Moldovyan, Viện Công nghệ Thông tin và Tự động hóa Xanh Pê-téc-bua thực hiện thành công nhiệm vụ hợp tác quốc tế: “Phát triển phương pháp mã hóa và các giao thức trao đổi, phân phối khóa giả xác suất nhằm bảo đảm an toàn thông tin”.

Đề tài hướng tới xây dựng và phát triển các giao thức và thuật toán hậu lượng tử dựa trên độ khó tính toán của bài toán logarit rời rạc (HDLP) kết hợp với cấu trúc đại số không giao hoán hữu hạn (FNAA). Với cấu trúc HDLP, nhiều nghiên cứu đã xây dựng các giao thức trao đổi khóa bí mật, thuật toán mã hóa công khai và các lược đồ chữ ký số thực tế. Tuy nhiên, việc phát triển các giao thức chữ ký số mù (BS) dựa trên cấu trúc HDLP vẫn là một vấn đề mở được các nhà nghiên cứu quan tâm vì các giao thức chữ ký số mù BS tiềm năng dựa trên HDLP có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử (tức là tấn công sử dụng máy tính lượng tử). 

Trong khuôn khổ nhiệm vụ, các nhà nghiên cứu phía Việt Nam đã phát triển các giao thức, lược đồ chữ ký mù hậu lượng tử dựa trên độ khó của bài toán logarit rời rạc ẩn (HDLP) đặt trong đại số kết hợp giao hoán trên các trường hữu hạn (FNAA). Đồng thời, nhóm đề xuất các giao thức, thuật toán chữ ký mù hậu lượng tử trên FNAA bốn chiều và sáu chiều. Tiếp đó, phía đối tác Nga thực hiện các nghiên cứu, thử nghiệm các kết quả nghiên cứu của phía Việt Nam trên các mô hình máy tính lượng tử, mô phỏng kết quả và tiến hành thử nghiệm, phân tích, đánh giá tính an toàn trong các hệ thống bỏ phiếu điện tử bí mật dựa trên các lược đồ chữ ký mù.

Kết quả của nhiệm vụ được Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm đánh giá xuất sắc với 01 công bố trên tạp chí SCIE và 04 công bố trên các Kỷ yếu hội thảo quốc tế chuyên ngành và hỗ trợ đào tạo 01 nghiên cứu sinh. Trên cơ sở những thành công bước đầu, các nhà nghiên cứu Viện Công nghệ thông tin dự kiến tiếp tục phát triển hợp tác nghiên cứu với đối tác bạn nhằm triển khai các hệ mật mã hậu lượng tử dựa trên các cấu trúc HDLP ẩn và đại số FNAA, đồng thời đưa vào ứng dụng các lược đồ mã hóa đề xuất trong các bài toán thực tiễn.

Thông tin về chủ nhiệm:

PGS. TS. Nguyễn Long Giang là tác giả và đồng tác giả của 70 bài báo khoa học, trong đó có 46 bài trên các tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCIE/SCOPUS. PGS. TS. đã và đang chủ nhiệm 06 đề tài nghiên cứu, trong đó có 01 nhiệm vụ cấp Nhà nước, 05 đề tài cấp Viện Hàn lâm, hướng dẫn 12 nghiên cứu sinh đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ về chuyên ngành khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, khoa học dữ liệu và an toàn thông tin.

Tin: Chu Thị Ngân