Efficient implementation of Picnic

Jiří Rösch

Bachelor's thesis

Anotácia:

Hlavním cílem této práce je prozkoumat dostupné implementace algoritmu Picnic pro digitální podpisy and vyhodnotit jejich použitelnost na nestandardní platformě. Picnic je kandidátem druhého kola soutěže pro standardizaci post-kvantové kryptografie vyhlášené institucí NIST. Výsledná verze používá oficiální implementace pro běh v prostředí WebAssembly. Dále jsou poskytnuty testy výkonu zaměřující se na dobu výkonu funkcí, které jsou dále porovnávány se standardní implementací. Testy výkonu byly primárně provedeny ve třech prohlížečích: Firefox, Edge a Chrome. Přestože všechny prohlížeče skončily v testech s podobnými výsledky, standardní implementace běžící v nativním prostředí dosahuje v testech lepších výsledků. Dále je poskytnut detailní popis podepisování a verifikace pro každou sadu parametrů, jakož i uvedení základních stavebních kamenů a kryptografických primitiv použitých v podepisovacím algoritmu Picnic.

Abstract:

The main goal of this thesis is to survey available implementations of the Picnic digital signature scheme and evaluate their usability on a non-standard platform. Picnic is NIST's second round candidate for standardization of quantum-resistant cryptography. The resulting version uses the official implementations to run in WebAssembly. We also provide performance benchmarks with focus on timings and briefly compare them to the standard implementation. Benchmarks were primarily conducted in 3 browser: Firefox, Edge, and Chrome. Although all browsers showed a similar performance, the standard implementation running in a native environment is still superior. We present an extensive description of signing and verification for each parameter set, as well as introducing basic building blocks and cryptographic primitives used in the Picnic signature scheme.

Keywords

post-quantum cryptography, public key algorithms, zero-knowledge proofs, digital signature schemes, Picnic, WebAssembly

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 7. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 9. 2020
• Vedúci: Mgr. Marek Sýs, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Dušan Klinec

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Computer Systems and Data Processing