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Articulo de referencia

Diffie-Hellman extendido post-cuántico

En criptografía, el método de intercambio de claves post-cuántico extendido ( PQXDH ) es un método de intercambio de claves post-cuántico basado en Kyber , que a su vez se basa ...

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En criptografía, el método de intercambio de claves post-cuántico extendido ( PQXDH ) es un método de intercambio de claves post-cuántico basado en Kyber , que a su vez se basa en el intercambio de claves Diffie-Hellman . Ha sido una parte fundamental del Protocolo Signal , un popular protocolo de cifrado de extremo a extremo , desde 2023. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

PQXDH es una variante del protocolo X3DH que utiliza tanto el protocolo Kyber resistente a la computación cuántica como el protocolo clásico de curva elíptica X25519 . Esto garantiza que un atacante deba romper ambos protocolos de cifrado para acceder a datos confidenciales. El protocolo está diseñado para la comunicación asíncrona, donde los clientes intercambian claves públicas a través de un servidor para derivar una clave compartida segura que pueden usar para cifrar datos confidenciales sin necesidad de sincronizar constantemente nuevas claves entre sí. [ 3 ] [ 4 ]

En octubre de 2023, el protocolo se sometió a una verificación formal que logró "probar todas las propiedades de seguridad deseadas del protocolo" para su segunda revisión. [ 5 ] Sin embargo, PQXDH se basa completamente en criptografía de curva elíptica para la autenticación . [ 6 ]

Descripción

PQXDH combina la criptografía de curva elíptica (ECC) con un mecanismo de encapsulación de clave post-cuántica (PQ-KEM) para derivar un secreto compartido entre dos partes. En la práctica, Kyber se utiliza como PQ-KEM. PQXDH solo requiere el envío de un único mensaje. [ 6 ] [ 7 ]

Antes de enviar el mensaje, el receptor debe haber publicado varias claves públicas en el servidor: una clave ECC de identidad a largo plazo ( IK B ), una preclave ECC de sesión ( SPK B ), una serie de preclaves ECC de un solo uso y una serie de preclaves PQ-KEM de un solo uso. Cada una de las claves de sesión y de un solo uso del receptor debe estar firmada con la clave de identidad del receptor. El remitente también debe haber publicado una clave ECC de identidad a largo plazo ( IK B ).

Para enviar un mensaje, el remitente recupera del servidor la identidad del receptor y las claves de sesión, una de las claves ECC de un solo uso del receptor ( PQOPK B ) y una de las claves PQ-KEM de un solo uso del receptor ( PQOPK B ). A continuación, el servidor elimina las claves de un solo uso para que no puedan reutilizarse. El remitente realiza entonces los siguientes cálculos (donde DH es la función Diffie-Hellman de curva elíptica y KDF es una función de derivación de clave adecuada ):

verificar que las firmas en SPK B , OPK B , y PQPK B sean válidas usando IK B generar una clave ECC efímera EK A firmar EK A usando IK A generar un texto cifrado CT y un secreto compartido SS usando PQPK B DH 1 := DH( IK A , SPK B ) DH 2 := DH( EK A , IK B ) DH 3 := DH( EK A , SPK B ) DH 4 := DH( EK A , OPK B ) SK := KDF( DH 1 || DH 2 || DH 3 || DH 4 || SS ) encriptar el mensaje usando SK

El remitente envía entonces el mensaje, junto con EK A , CT e información para identificar qué claves de un solo uso se utilizaron, al receptor. El receptor puede entonces usar CT , junto con sus claves privadas, para descifrar el mensaje:

verificar que la firma en EK A sea válida usando IK A decodificar el secreto compartido SS de CT usando PQPK B DH 1 := DH( IK A , SPK B ) DH 2 := DH( EK A , IK B ) DH 3 := DH( EK A , SPK B ) DH 4 := DH( EK A , OPK B ) SK := KDF( DH 1 || DH 2 || DH 3 || DH 4 ||​​ Descifra el mensaje usando SK

La clave compartida ( SK ) puede utilizarse para cifrar mensajes adicionales.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Fiedler, Rune; Janson, Christian (2024). "Análisis de negabilidad del protocolo de enlace inicial PQXDH de Signal" . Actas sobre tecnologías de mejora de la privacidad . 2024 (4): 907–928 . doi : 10.56553/popets-2024-0051 . ISSN 2299-0984 . 
  2. ↑ Lakshmanan, Ravie (20 de septiembre de 2023). "Signal Messenger introduce el cifrado resistente a la computación cuántica PQXDH" . The Hacker News .
  3. 1 2 Claburn, Thomas (20 de septiembre de 2023). "Signal adopta una nueva mezcla de alfabetos para proteger los chats de las computadoras cuánticas" . The Register .
  4. ↑ Goodin, Dan (21 de septiembre de 2023). "El Protocolo de Señales utilizado por más de mil millones de personas está recibiendo una renovación poscuántica" . Ars Technica .
  5. ↑ Bhargavan, Karthikeyan; Jacomme, Charlie; Kiefer, Franziskus; Schmidt, Rolfe (20 de octubre de 2023). "Análisis del PQXDH de Signal" . Blog de Cryspen . Cryspen . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
  6. 1 2 Angom, Akash; Kar, Nirmalya; Debbarma, Tribid; Biswas, Priyanka (2025). "MLXDH: Refuerzo de la seguridad del establecimiento inicial de claves de Signal mediante ML-KEM y ML-DSA". 2025 IEEE 6th India Council International Subsections Conference (INDISCON) . pp. 1–6 . doi : 10.1109/INDISCON66021.2025.11254562 . ISBN  979-8-3315-1504-1.
  7. ↑ Kret, Ehren; Schmidt, Rolfe (23 de enero de 2024). "El protocolo de acuerdo de clave PQXDH" (PDF) . Signal Foundation . Archivado del original (PDF) el 18 de enero de 2025. Recuperado el 8 de enero de 2026 .
  • Protocolo de acuerdo de clave PQXDH