Quantum safe cryptography in a modern peer-to-peer application framework
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3142277Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
Kvantemaskiner store nok til å knekke dagens asymmetrisk kryptografi kan bli en realitet innen et tiår eller to. Selv om det virker lenge til, er det mulig å lagre kryptert informasjon i dag, og dekryptere det senere. Forskning på kvantesikker kryptografi har intensivert de siste årene, og noen potensielle algoritmer har kommet til overflaten. Integrasjoner i den mest populære sikkerhetsprotokollen, TLS, blir allerede testet av større aktører som Google og Microsoft. Desentralisering gjennom krytpovaluta og blokkjeder har revitalisert peer-to-peer nettverk. Mange nye interessante P2P rammeverk dukker stadig opp, og et eksempel er Libp2p. Libp2p støtter TLS, men benytter også et mindre kjent protokollrammeverk som heter Noise. Denne avhandlingen bidrar til pågående forskning og utvikling ved å integrere kvantesikker nøkkelenkapsuleringsmekanismer (KEM), kjent som Crystals-Kyber, inn i en JavaScript implementasjon av Noise basert på en kvantesikker versjon kalt PQNoise. Resultater viser at dette er mulig basert på eksisterende KEM-bibilotek, men det finnes potensial i å forbedre ytelsen sammenlignet med isolerte ytelsestester gjort i c++. Nøkkelenkapsuleringsmekanismer fungerer også litt annerledes enn Diffie-Hellman nøkkelutveksling, som resulterer i ekstra halv tur for å fullføre oppkoblingen. Quantum computers large enough to break today’s public key cryptography may be realistic within the next decade or two. Although this threat seems to be far ahead in time, itis possible to store encrypted data today and decrypt it later. Research on post quantumcryptography has intensified over the past years, and some proven algorithms has emerged.Implementations in TLS, the most popular security protocol, are already being tested by largeactors such as Google and Microsoft. Decentralization through cryptocurrencies and blockchains has revitalized peer-to-peer networking, spawning many new interesting applicationframeworks such as Libp2p. Although Libp2p supports TLS it also implements another security protocol framework called Noise. This thesis contributes to ongoing research by integratinga post quantum key encapsulation mechanism known as Crystals-Kyber into the JavaScriptimplementation of the Noise protocol framework based on proposed post quantum version ofNoise (PQNoise). Results show that it is possible to successfully integrate post quantum keyencapsulation into the Libp2p framework based on existing libraries. However, the early adaptions to JavaScript have potential performance wise, compared to exiting c++ benchmarks.Key encapsulation mechanisms also works in a different way, effectively adding an extra halfround trip to the Noise handshake