블록체인을 위한 양자 내성의 격자 기반 블라인드 서명 기법

A Quantum Resistant Lattice-based Blind Signature Scheme for Blockchain

제4차 산업혁명시대에 P2P 네트워크를 통해 데이터를 분산하여 관리하는 기술인 블록체인은 제조, 문화, 공공 분야 등 다양한 분야에서 탈중앙형의 새로운 네트워킹 패러다임으로써 활용되고 있다. 하지만, 양자 컴퓨터의 등장과 함께 해시 함수, 대칭키 암호, 공개키 암호 등 기존 암호 체계의 문제를 해결할 수 있는 양자 알고리즘이 소개가 되었다. 현재 주요 블록체인 시스템은 대부분 트랜잭션 서명에 타원곡선 암호를 사용하고 있어 양자 공격자로부터 안전하지 않다. 따라서, 블록체인에서 트랜잭션 서명을 위해 격자 기반 암호를 활용하는 양자 내성 블록체인에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 양자 내성을 갖는 격자 기반 암호를 활용하여 서명할 내용을 숨겨 서명할 뿐만 아니라, 추후 서명 내용이 검증 가능한 블록체인을 위한 블라인드 서명 기법을 제안한다. 또한, 랜덤 오라클 모델을 이용하여 제안한 기법의 보안성을 검증한다.

In the 4th industrial revolution, the blockchain that distributes and manages data through a P2P network is used as a new decentralized networking paradigm in various fields such as manufacturing, culture, and public service. However, with the advent of quantum computers, quantum algorithms that are able to break existing cryptosystems such as hash function, symmetric key, and public key cryptography have been introduced. Currently, because most major blockchain systems use an elliptic curve cryptography to generate signatures for transactions, they are insecure against the quantum adversary. For this reason, the research on the quantum-resistant blockchain that utilizes lattice-based cryptography for transaction signatures is needed. Therefore, in this paper, we propose a blind signature scheme for the blockchain in which the contents of the signature can be verified later, as well as signing by hiding the contents to be signed using lattice-based cryptography with the property of quantum resistance. In addition, we prove the security of the proposed scheme using a random oracle model.