Ứng dụng thuật toán tìm kiếm Grover lượng tử trong tấn công hệ mật S-Des
Email:
quynhln@actvn.edu.vn
Tóm tắt
Với sự xuất hiện của máy tính lượng tử, nhiều hệ mật đang sử dụng hiện nay có thể bị phá vỡ với tốc độ thực thi nhanh. Các thuật toán thám mã sử dụng tính toán lượng tử còn khiêm tốn và đang trong giai đoạn nghiên cứu. Đối với các hệ mã khối, thuật toán tìm kiếm Grover lượng tử được áp dụng là công cụ phổ biến. Thuật toán Grover có ưu điểm đến pha tính toán lượng tử sử dụng kỹ thuật khuếch đại biên độ với mục đích tăng tốc và giảm thời gian đáng kể, giảm độ phức tạp tính toán của thuật toán. Cụ thể, thuật toán Grover là một thuật toán lượng tử dùng trong việc tìm kiếm một cơ sở dữ liệu chưa sắp xếp N phần tử, trong đó độ phức tạp về thời gian là O(√N) và sử dụng O(log N) không gian lưu trữ. Trong công trình của Mishal Almazrooie đã đưa ra phương pháp chứng minh và tính khả thi áp dụng thuật toán tìm kiếm Grover vào thám hệ mật mã khóa đối xứng S-DES. Dựa trên các nghiên cứu trên thế giới và trong nước, trong nghiên cứu này, các tác giả thực thi thám hệ mật S-DES sử dụng thuật toán Grover với mục tiêu kiểm nghiệm tính khả thi và định hướng áp dụng thuật toán này để thám với các hệ khác về mã khối trong các công bố tiếp theo.Tài liệu tham khảo
[1]. B. Perez-Garcia, J. Francis, M. McLaren, R. I. Hernandez-Aranda, A. Forbes, T. Konrad, Quantum computation with classical light: The Deutsch Algorithm, Phys. Lett. A, 379 (2015) 1675–1680. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2015.04.034
[2]. I. B. Djordjevic, Quantum Information Processing, Quantum Computing, and Quantum Error Correction: An Engineering Approach, Second Edi. Elsevier, 2021.
[3]. M. Schwetz, R. M. Noack, Simon algorithm in measurement-based quantum computing, 2024. http://arxiv.org/abs/2405.18143
[4]. C. Guo, Grover’s Algorithm – Implementations and Implications, Highlights Sci. Eng. Technol., 38 (2023) 1071–1078. https://doi.org/10.54097/hset.v38i.5997
[5]. D. Camps, R. Van Beeumen, C. Yang, Quantum Fourier transform revisited, Numer. Linear Algebr. with Appl., 28 (2021). https://doi.org/10.1002/nla.2331
[6]. D. V. Denisenko, M. V. Nikitenkova, Application of Grover’s Quantum Algorithm for SDES Key Searching, J. Exp. Theor. Phys., 128 (2019) 25–44. https://doi.org/10.1134/S1063776118120142
[7]. D. V. Lữ, H. P. Anh, H. B. Nguyên, N. N. M. Trí, C. T. M. Hảo, N. T. Hồng, Nghiên cứu ứng dụng thuật toán lượng tử Grover trong giải trình tự DNA, TNU J. Sci. Technol., 229 (2024) 65–72. https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9932
[8]. E. F. Schaefer, A Simplified Data Encryption Standard Algorithm, Cryptologia, 20 (1996) 77–84. https://doi.org/10.1080/0161-119691884799
[9]. D. R. Stinson, Cryptography, Third Edit. Chapman and Hall/CRC, 2005.
[10]. R. Awadallah, A. Samsudin, M. Almazrooie, Verifiable Homomorphic Encrypted Computations for Cloud Computing, Int. J. Adv. Comput. Sci. Appl., 12 (2021). https://doi.org/10.14569/IJACSA.2021.0121089
[11]. M. Almazrooie, A. Samsudin, R. Abdullah, K. N. Mutter, Quantum exhaustive key search with simplified-DES as a case study, Springerplus, 5 (2016) 1494. https://doi.org/10.1186/s40064-016-3159-4.
[12]. L. Nhu Quynh, L. Van Anh, Implement quantum random number generation on the IBM quantum computer platform, Transp. Commun. Sci. J., 75 (2024) 1644–1658. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.4.14
[13]. A. Javadi-Abhari, M. Treinish, K. Krsulich, C. J. Wood, J. Lishman, J. Gacon, S. Martiel, P. D. Nation, L. S. Bishop, A. W. Cross, B. R. Johnson, J. M. Gambetta, Quantum computing with Qiskit, (2024). http://arxiv.org/abs/2405.08810
[14]. M. Fingerhuth, T. Babej, P. Wittek, Open source software in quantum computing, PLoS One, 13 (2018) e0208561. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208561
[15]. K.-B. Jang, G.-J. Song, H.-J. Kim, H.-J. Seo, Grover on Simplified AES, 2021 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Asia (ICCE-Asia), 2021, IEEE, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/ICCE-Asia53811.2021.9642017
[16]. M. Almazrooie, R. Abdullah, A. Samsudin, K. N. Mutter, Quantum Grover Attack on the Simplified-AES, Proceedings of the 2018 7th International Conference on Software and Computer Applications, 2018, New York, USA: ACM, pp. 204–211. https://doi.org/10.1145/3185089.3185122
[17]. S. Mandal, R. Anand, M. Rahman, S. Sarkar, T. Isobe, Implementing Grover’s on AES-based AEAD schemes, Sci. Rep., 14 (2024) 21105. https://doi.org/10.1038/s41598-024-69188-8
[2]. I. B. Djordjevic, Quantum Information Processing, Quantum Computing, and Quantum Error Correction: An Engineering Approach, Second Edi. Elsevier, 2021.
[3]. M. Schwetz, R. M. Noack, Simon algorithm in measurement-based quantum computing, 2024. http://arxiv.org/abs/2405.18143
[4]. C. Guo, Grover’s Algorithm – Implementations and Implications, Highlights Sci. Eng. Technol., 38 (2023) 1071–1078. https://doi.org/10.54097/hset.v38i.5997
[5]. D. Camps, R. Van Beeumen, C. Yang, Quantum Fourier transform revisited, Numer. Linear Algebr. with Appl., 28 (2021). https://doi.org/10.1002/nla.2331
[6]. D. V. Denisenko, M. V. Nikitenkova, Application of Grover’s Quantum Algorithm for SDES Key Searching, J. Exp. Theor. Phys., 128 (2019) 25–44. https://doi.org/10.1134/S1063776118120142
[7]. D. V. Lữ, H. P. Anh, H. B. Nguyên, N. N. M. Trí, C. T. M. Hảo, N. T. Hồng, Nghiên cứu ứng dụng thuật toán lượng tử Grover trong giải trình tự DNA, TNU J. Sci. Technol., 229 (2024) 65–72. https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9932
[8]. E. F. Schaefer, A Simplified Data Encryption Standard Algorithm, Cryptologia, 20 (1996) 77–84. https://doi.org/10.1080/0161-119691884799
[9]. D. R. Stinson, Cryptography, Third Edit. Chapman and Hall/CRC, 2005.
[10]. R. Awadallah, A. Samsudin, M. Almazrooie, Verifiable Homomorphic Encrypted Computations for Cloud Computing, Int. J. Adv. Comput. Sci. Appl., 12 (2021). https://doi.org/10.14569/IJACSA.2021.0121089
[11]. M. Almazrooie, A. Samsudin, R. Abdullah, K. N. Mutter, Quantum exhaustive key search with simplified-DES as a case study, Springerplus, 5 (2016) 1494. https://doi.org/10.1186/s40064-016-3159-4.
[12]. L. Nhu Quynh, L. Van Anh, Implement quantum random number generation on the IBM quantum computer platform, Transp. Commun. Sci. J., 75 (2024) 1644–1658. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.4.14
[13]. A. Javadi-Abhari, M. Treinish, K. Krsulich, C. J. Wood, J. Lishman, J. Gacon, S. Martiel, P. D. Nation, L. S. Bishop, A. W. Cross, B. R. Johnson, J. M. Gambetta, Quantum computing with Qiskit, (2024). http://arxiv.org/abs/2405.08810
[14]. M. Fingerhuth, T. Babej, P. Wittek, Open source software in quantum computing, PLoS One, 13 (2018) e0208561. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208561
[15]. K.-B. Jang, G.-J. Song, H.-J. Kim, H.-J. Seo, Grover on Simplified AES, 2021 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Asia (ICCE-Asia), 2021, IEEE, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/ICCE-Asia53811.2021.9642017
[16]. M. Almazrooie, R. Abdullah, A. Samsudin, K. N. Mutter, Quantum Grover Attack on the Simplified-AES, Proceedings of the 2018 7th International Conference on Software and Computer Applications, 2018, New York, USA: ACM, pp. 204–211. https://doi.org/10.1145/3185089.3185122
[17]. S. Mandal, R. Anand, M. Rahman, S. Sarkar, T. Isobe, Implementing Grover’s on AES-based AEAD schemes, Sci. Rep., 14 (2024) 21105. https://doi.org/10.1038/s41598-024-69188-8
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
19/01/2025
Nhận bài sửa
04/04/2025
Chấp nhận đăng
10/04/2025
Xuất bản
15/04/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Tất, T., Đào Thanh, T., & Lục Như, Q. (1744650000). Ứng dụng thuật toán tìm kiếm Grover lượng tử trong tấn công hệ mật S-Des. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(3), 271-281. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.3.6
Số lần xem tóm tắt
16
Số lần xem bài báo
8
