PythonKyber

Привязки Python для постквантовой криптографии Kyber с использованием pqcrypto

Пару слов про алгоритм Kyber

Kyber — это схема постквантового шифрования, основанная на решении задачи «среднего проблемы» в теории вычислительной сложности, известной как «проблема вычисления полиномиального представления». Он использует математическую структуру, называемую решётками, и является одной из рекомендованных схем для использования в постквантовых системах безопасности, поскольку он предполагает стойкость против атак с использованием квантовых компьютеров.

Вот как работает Kyber на высоком уровне:

1. Ключи:

   • Публичный ключ — используется для шифрования данных.
   • Приватный ключ — используется для дешифрования.

2. Процесс шифрования:

   • Шифрование в Kyber включает в себя выбор случайного вектора и применение операции на решётке для создания зашифрованного сообщения.
   • Зашифрованное сообщение состоит из нескольких частей, и для его дешифрования нужен приватный ключ.

3. Процесс дешифрования:

   • Для дешифрования приватный ключ используется для извлечения исходного сообщения из зашифрованных данных.
   • Процесс дешифрования использует операцию, которая является «обратной» операции шифрования, но с использованием приватного ключа.

4. Решётки:

   • Секретность схемы основывается на сложности задачи нахождения точного представления решётки.
   • В Kyber используется структура решётки для создания криптографических функций, которые являются вычислительно сложными для решения даже с использованием квантовых компьютеров.

5. Безопасность:

   • Kyber имеет несколько параметров безопасности (например, размер ключа), которые можно настроить в зависимости от требуемого уровня безопасности.
   • Безопасность схемы основана на проблемах, которые считаются сложными даже для квантовых компьютеров, что делает Kyber привлекательным для постквантовых криптографических систем.

Таким образом, основная идея Kyber заключается в использовании математических решёток и сложных операций над ними, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности для передачи данных в условиях квантовой вычислительной угрозы.

Как самой библиотекой пользоватся

Есть по 3 функции на каждый уровень kyber.

1. Kyber512:

• public_key, secret_key = PythonKyber.Kyber512.generate_keypair()
• ciphertext, shared_secret_enc = PythonKyber.Kyber512.encapsulate(public_key)
• shared_secret_dec = PythonKyber.Kyber512.decapsulate(secret_key, ciphertext)

2. Kyber768:

• public_key, secret_key = PythonKyber.Kyber768.generate_keypair()
• ciphertext, shared_secret_enc = PythonKyber.Kyber768.encapsulate(public_key)
• shared_secret_dec = PythonKyber.Kyber768.decapsulate(secret_key, ciphertext)

3. Kyber1024:

• public_key, secret_key = PythonKyber.Kyber1024.generate_keypair()
• ciphertext, shared_secret_enc = PythonKyber.Kyber1024.encapsulate(public_key)
• shared_secret_dec = PythonKyber.Kyber1024.decapsulate(secret_key, ciphertext)

Нормальный пример:

from PythonKyber import Kyber512, Kyber768, Kyber1024

# Пример для Kyber512
public_key_512, secret_key_512 = Kyber512.generate_keypair()
ciphertext_512, shared_secret_encrypted_512 = Kyber512.encapsulate(public_key_512)
shared_secret_decrypted_512 = Kyber512.decapsulate(secret_key_512, ciphertext_512)
assert shared_secret_encrypted_512 == shared_secret_decrypted_512

# Пример для Kyber768
public_key_768, secret_key_768 = Kyber768.generate_keypair()
ciphertext_768, shared_secret_encrypted_768 = Kyber768.encapsulate(public_key_768)
shared_secret_decrypted_768 = Kyber768.decapsulate(secret_key_768, ciphertext_768)
assert shared_secret_encrypted_768 == shared_secret_decrypted_768

# Пример для Kyber1024
public_key_1024, secret_key_1024 = Kyber1024.generate_keypair()
ciphertext_1024, shared_secret_encrypted_1024 = Kyber1024.encapsulate(public_key_1024)
shared_secret_decrypted_1024 = Kyber1024.decapsulate(secret_key_1024, ciphertext_1024)
assert shared_secret_encrypted_1024 == shared_secret_decrypted_1024

Установка

1. Способ через pip:

• Команда pip install PythonKyber
• Условия:
  • Должен быть maturin
  • Должен быть Rust и Cargo если нет подходящего колеса, pip будет устаналивать из sdist

2. Из исходников:

• Установить Rust и Cargo
• Клонировать репозиторий git clone https://github.com/kostya2023/PythonKyber.git
• Создать venv или другую среду, python -m venv venv
• Установить maturin
• Прописать maturin build --release
• После билдинга pip install target/wheels/PythonKyber*.whl

License

MIT См файл LICENSE

Авторы

• kostya2023
• rustpq