NTRU格上高效紧凑密钥封装方案

来源：计算机研究与发展杂志2024年第4期北京时间：

作者：梁志闯,郑婕妤,赵运磊,

摘要：基于NTRU格设计后量子密钥封装方案是格密码领域主流方向之一.为降低密文尺寸，现有方案会引入额外的困难性假设和使用纠错码来辅助压缩密文，但这会导致方案的假设过强和实现更复杂.为克服这些障碍，提出了一个仅基于NTRU单向困难性假设、不使用纠错码也能压缩密文的高效紧凑的密钥封装方案LTRU.给出一套性能均衡的LTRU参数集：具有128b量子安全强度、与之匹配且可忽略的错误率、较小的公钥尺寸和密文尺寸.LTRU基于NTT友好环构造，给出一种高效的混合基数论变换算法来计算该环上多项式运算还给出了LTRU的C实现和AVX2实现.与NIST第3轮决赛方案NTRU-HRSS相比，LTRU的经典安全强度和量子安全强度分别增强6b和5b，LTRU的公钥尺寸降低14.6%，密文尺寸降低26.0%，总带宽降低20.3%；在AVX2实现的密钥生成和解封装算法上分别快了10.9倍和1.7倍.

关键词：后量子密码, NTRU, 密钥封装方案, 密文压缩, 数论变换, AVX2实现,