Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Development of a Dual Version of DeepBKZ and Its Application to Solving the LWE Challenge

verfasst von : Masaya Yasuda, Junpei Yamaguchi, Michiko Ooka, Satoshi Nakamura

Erschienen in: Progress in Cryptology – AFRICACRYPT 2018

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Lattice basis reduction is a strong tool in cryptanalysis. In 2017, DeepBKZ was proposed as a new variant of BKZ, and it calls LLL with deep insertions (DeepLLL) as a subroutine alternative to LLL. In this paper, we develop a dual version of DeepBKZ (which we call “Dual-DeepBKZ”), to reduce the dual basis of an input basis. For Dual-DeepBKZ, we develop a dual version of DeepLLL, and then combine it with the dual enumeration by Micciancio and Walter. It never computes the dual basis of an input basis, and it is as efficient as the primal DeepBKZ. We also demonstrate that Dual-DeepBKZ solves several instances in the TU Darmstadt LWE challenge. We use Dual-DeepBKZ in the bounded distance decoding (BDD) approach for solving an LWE instance. Our experiments show that Dual-DeepBKZ reduces the cost of Liu-Nguyen’s BDD enumeration more effectively than BKZ. For the LWE instance of \((n, \alpha ) = (40, 0.015)\) (resp., \((n, \alpha ) = (60, 0.005)\)), our results are about 2.2 times (resp., 4.0 times) faster than Xu et al.’s results, for which they used BKZ in the fplll library and the BDD enumeration with extreme pruning while we used linear pruning in our experiments.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Albrecht, M.R., Player, R., Scott, S.: On the concrete hardness of learning with errors. J. Math. Cryptol. 9(3), 169–203 (2015)MathSciNetCrossRefMATH Albrecht, M.R., Player, R., Scott, S.: On the concrete hardness of learning with errors. J. Math. Cryptol. 9(3), 169–203 (2015)MathSciNetCrossRefMATH
5.
Zurück zum Zitat Bremner, M.R.: Lattice Basis Reduction: An Introduction to the LLL Algorithm and Its Applications. CRC Press, Boca Raton (2011) Bremner, M.R.: Lattice Basis Reduction: An Introduction to the LLL Algorithm and Its Applications. CRC Press, Boca Raton (2011)
6.
Zurück zum Zitat Buchmann, J., Büscher, N., Göpfert, F., Katzenbeisser, S., Krämer, J., Micciancio, D., Siim, S., van Vredendaal, C., Walter, M.: Creating cryptographic challenges using multi-party computation: the LWE challenge. In: International Workshop on ASIA Public-Key Cryptography-ASIAPKC 2016, pp. 11–20. ACM (2016) Buchmann, J., Büscher, N., Göpfert, F., Katzenbeisser, S., Krämer, J., Micciancio, D., Siim, S., van Vredendaal, C., Walter, M.: Creating cryptographic challenges using multi-party computation: the LWE challenge. In: International Workshop on ASIA Public-Key Cryptography-ASIAPKC 2016, pp. 11–20. ACM (2016)
10.
Zurück zum Zitat Gama, N., Nguyen, P.Q.: Finding short lattice vectors within Mordell’s inequality. In: Symposium on the Theory of Computing, STOC 2008, pp. 207–216. ACM (2008) Gama, N., Nguyen, P.Q.: Finding short lattice vectors within Mordell’s inequality. In: Symposium on the Theory of Computing, STOC 2008, pp. 207–216. ACM (2008)
13.
Zurück zum Zitat Koy, H.: Primal/duale segment-reduktion von Gitterbasen, Lecture Universität Frankfurt (2000) Koy, H.: Primal/duale segment-reduktion von Gitterbasen, Lecture Universität Frankfurt (2000)
14.
Zurück zum Zitat Lenstra, A.K., Lenstra, H.W., Lovász, L.: Factoring polynomials with rational coefficients. Math. Ann. 261(4), 515–534 (1982)MathSciNetCrossRefMATH Lenstra, A.K., Lenstra, H.W., Lovász, L.: Factoring polynomials with rational coefficients. Math. Ann. 261(4), 515–534 (1982)MathSciNetCrossRefMATH
19.
Zurück zum Zitat Regev, O.: On lattices, learning with errors, random linear codes, and cryptography. In: Symposium on the Theory of Computing, STOC 2005, pp. 84–93. ACM (2005) Regev, O.: On lattices, learning with errors, random linear codes, and cryptography. In: Symposium on the Theory of Computing, STOC 2005, pp. 84–93. ACM (2005)
21.
Zurück zum Zitat Schnorr, C.P., Euchner, M.: Lattice basis reduction: improved practical algorithms and solving subset sum problems. Math. Program. 66, 181–199 (1994)MathSciNetCrossRefMATH Schnorr, C.P., Euchner, M.: Lattice basis reduction: improved practical algorithms and solving subset sum problems. Math. Program. 66, 181–199 (1994)MathSciNetCrossRefMATH
24.
Zurück zum Zitat Wang, Y., Aono, Y., Takagi, T.: An experimental study of Kannan’s embedding technique for the search LWE problem. In: International Conference on Information and Communication Security, ICICS 2017 (2017, to appear) Wang, Y., Aono, Y., Takagi, T.: An experimental study of Kannan’s embedding technique for the search LWE problem. In: International Conference on Information and Communication Security, ICICS 2017 (2017, to appear)
25.
26.
Zurück zum Zitat Yamaguchi, J., Yasuda, M.: Explicit formula for Gram-Schmidt vectors in LLL with deep insertions and its applications. In: Kaczorowski, J., Pieprzyk, J., Pomykała, J. (eds.) NuTMiC 2017. LNCS, vol. 10737, pp. 142–160. Springer, Heidelberg (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-76620-1_9 Yamaguchi, J., Yasuda, M.: Explicit formula for Gram-Schmidt vectors in LLL with deep insertions and its applications. In: Kaczorowski, J., Pieprzyk, J., Pomykała, J. (eds.) NuTMiC 2017. LNCS, vol. 10737, pp. 142–160. Springer, Heidelberg (2017). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-76620-1_​9
Metadaten
Titel
Development of a Dual Version of DeepBKZ and Its Application to Solving the LWE Challenge
verfasst von
Masaya Yasuda
Junpei Yamaguchi
Michiko Ooka
Satoshi Nakamura
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-89339-6_10