如何使用量子计算机创建Lamport哈希值签名
还记得那个时候电脑上有“英特尔内置”的标志吗？嗯，很快，可能就会出现宣传“后量子robust”的贴纸。这些贴纸将表明所使用的软件不会被量子计算机的出现所破坏。不管你喜不喜欢，我们区块链上现有的所有签名都将被破坏，我们的大部分数字签名软件也将随之被破坏，因此corda和iota等应用程序正在为后量子时代做准备，而其他许多应用程序只是在睡梦中走进一个信任被破坏的世界。
介绍
公钥方法为我们提供了验证发送方完整性的方法。不幸的是，大多数用于创建这些签名的方法，如素数因子分解（如rsa）和椭圆曲线方法，都将被量子计算机破解。本文概述了一些基于哈希值的签名方法，这些方法可以用作基于哈希值的签名的基础。
我们在互联网上看到的许多问题都与交易中缺乏信任有关。你收到的电子邮件和你访问的网站往往没有多少信任。为了获得信任，我们检查发件人的电子邮件地址，但是任何人都可以伪造该地址。因此，我们越来越多地创建数字签名，并在其中使用私钥对消息签名。通过这种方式，我们可以检查身份验证、完整性和不可否认性。
通过这个，alice创建了一个密钥对：一个公钥和一个私钥。然后，她获取消息的哈希值，并用她的私钥加密这个哈西还（这是她的签名），并将消息和签名传递给bob。然后bob读取消息并对其进行哈希。然后他将alice的签名公开解密，并检查哈希值。如果他们匹配，他就知道她签了名，而且在此过程中没有更改：
目前，我们经常使用rsa、dsa和ecdsa对消息进行签名。这些都是基于找出一个数的因子难度和离散对数的处理。目前这些方法都存在计算困难的问题，但是有了量子计算机，它们变得容易多了。peter shor证明了其在多项式时间内是可以破解它们的。
在所有提出的方法中，基于哈希值的方法看起来有很大的机会成功地创建量子robust签名。基于网格和代码的方法正在研究中，但哈希值方法的使用已经得到了很好的定义，可以提供现有方法的最佳替代方法。哈希值方法也常常带来其他优点，比如向前安全性，这意味着被破解的密钥不会显示所有以前的密钥。
lamport签名
不久的将来，我们可能需要放弃现有的公钥方法，转而使用对量子计算机更具挑战性的技术。随着shor ‘s alorigthm ［here］在量子计算机上的实现，我们将看到我们的rsa和椭圆曲线方法被量子robust方法所取代。一种方法是lamport签名方法，由leslie b. lamport于1979年创建：
目前，它被认为是一种用于消息签名的量子健壮技术。当我们签署一条消息时，我们获取它的哈希值，然后用我们的私钥加密。然后使用公钥来证明它，并将证明我们使用私钥签署了它。lamport签名使用512个随机哈希值作为私钥，它们被分成集合a和集合b。公钥是这些哈希值。私钥的大小为16kb（2×256×256位），公钥的大小也是16kb（512哈希值，每个哈希值包含256位）。
创建lamport哈希值签名的基本方法是：
· 我们创建了两个数据集，其中包含256个随机256位数字（集合a和集合b）。
· 接下来我们取每个随机数的哈希值。这将产生512个哈希值，并将作为公钥。
· 然后我们使用sha-256对消息进行哈希，然后测试哈希值的每个位（0…255）。如果它是0，我们用集合a中的第i个数，否则我们用集合b中的第i个数。
· 签名是256个随机数（来自集合a或集合b），公钥是512个哈希值（来自集合a和集合b）。
该过程如下图所示：
我们可以使用lamport方法进行一次性签名，但是在其核心格式中，每次签名都需要一个新的公钥。lamport的主要问题是我们只能使用每个公钥签名一次。不过，我们可以通过创建一个哈希值树来克服这个问题，它是将多个公钥合并到一个根目录中。
一个示例运行，它只显示前几个私钥和第一个公钥：
==== private key （keep secret） =====
priv［0］［0］ （seta）： 6f74f11f20953dc91af94e15b7df9ae00ef0ab55eb08900db03ebdf06d59556c
priv［0］［1］ （setb）： 4b1012fc5669b45672e4ab4b659a6202dd56646371a258429ccc91cdbcf09619
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priv［2］［0］ （seta）： 15ef65eda3ee872f56c150a5eeecff8abd0457408357f2126d5d97b58fc3f24e
priv［2］［1］ （setb）： 8b5e7513075ce3fbea71fbec9b7a1d43d049af613aa79c6f89c7671ab8921073
priv［3］［0］ （seta）： 1c408e62f4c44d73a2fff722e6d6115bc614439fff02e410b127c8beeaa94346
priv［3］［1］ （setb）： e9dcbdd63d53a1cfc4c23ccd55ce008d5a71e31803ed05e78b174a0cbaf43887
==== public key （show everyone）=====
pub［0］［0］： 7f2c9414db83444c586c83ceb29333c550bedfd760a4c9a22549d9b4f03e9ba9
pub［0］［1］： 4bc371f8b242fa479a20f5b6b15d36c2f07f7379f788ea36111ebfaa331190a3
pub［1］［0］： 663cda4de0bf16a4650d651fc9cb7680039838d0ccb59c4300411db06d2e4c20
pub［1］［1］： 1a853fde7387761b4ea22fed06fd5a1446c45b4be9a9d14f26e33d845dd9005f
==== message to sign ===============
message： the quick brown fox jumps over the lazy dog
sha-256： d7a8fbb307d7809469ca9abcb0082e4f8d5651e46d3cdb762d02d0bf37c9e592
==== signature =====================
sign［0］： 4b1012fc5669b45672e4ab4b659a6202dd56646371a258429ccc91cdbcf09619
sign［1］： 04b05e62cc5201cafc2db9577570bf7d28c77e923610ad74a1377d64a993097e
sign［2］： 8b5e7513075ce3fbea71fbec9b7a1d43d049af613aa79c6f89c7671ab8921073
sign［3］： 1c408e62f4c44d73a2fff722e6d6115bc614439fff02e410b127c8beeaa94346
the signature test is true
在本例中，我们取随机数，然后将其转换为字符串。因此，“6f74f11f20953dc91af94e15…0db03ebdf06d59556c”的sha-256签名为7f2c9414db83444c586c…49d9b4f03e9ba9。如果可以看到消息哈希值（“the quick brown fox jumps over the lazy dog”）在开头有一个十六进制d值，在二进制中是1101，我们看到我们从setb［0］、setb［1］、seta［2］和setb［3］中提取。
结论
lamport ots速度很快，但是密钥大小和签名相对较大。那么lamport有什么问题呢？这是一次性使用，我们只能使用公钥一次。但是，在比特币中，我们可以用当前的公钥签名，然后添加下一个公钥。然而，ecdsa的最大优点是公钥只有33字节长，签名是73字节，而lamport签名的公钥是16 kb（256位的512个版本），签名是8kb（256个版本的256位）。
但是，edcsa使用椭圆曲线密码，量子计算机很容易破解它，所以我们的公钥和签名可能已经成为过去。因此，iota和corda等应用程序已经识别出了这种风险，并用后量子技术取代了rsa和ecc方法。iota集成了winternitz一次性签名方案（w-ots），该方案生成了有效的密钥大小和压缩签名，corda使用区块链后量子签名（bpqs） ［link］。
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介绍
公钥方法为我们提供了验证发送方完整性的方法。不幸的是，大多数用于创建这些签名的方法，如素数因子分解（如rsa）和椭圆曲线方法，都将被量子计算机破解。本文概述了一些基于哈希值的签名方法，这些方法可以用作基于哈希值的签名的基础。
我们在互联网上看到的许多问题都与交易中缺乏信任有关。你收到的电子邮件和你访问的网站往往没有多少信任。为了获得信任，我们检查发件人的电子邮件地址，但是任何人都可以伪造该地址。因此，我们越来越多地创建数字签名，并在其中使用私钥对消息签名。通过这种方式，我们可以检查身份验证、完整性和不可否认性。
通过这个，alice创建了一个密钥对：一个公钥和一个私钥。然后，她获取消息的哈希值，并用她的私钥加密这个哈西还（这是她的签名），并将消息和签名传递给bob。然后bob读取消息并对其进行哈希。然后他将alice的签名公开解密，并检查哈希值。如果他们匹配，他就知道她签了名，而且在此过程中没有更改：
目前，我们经常使用rsa、dsa和ecdsa对消息进行签名。这些都是基于找出一个数的因子难度和离散对数的处理。目前这些方法都存在计算困难的问题，但是有了量子计算机，它们变得容易多了。peter shor证明了其在多项式时间内是可以破解它们的。
在所有提出的方法中，基于哈希值的方法看起来有很大的机会成功地创建量子robust签名。基于网格和代码的方法正在研究中，但哈希值方法的使用已经得到了很好的定义，可以提供现有方法的最佳替代方法。哈希值方法也常常带来其他优点，比如向前安全性，这意味着被破解的密钥不会显示所有以前的密钥。
lamport签名
不久的将来，我们可能需要放弃现有的公钥方法，转而使用对量子计算机更具挑战性的技术。随着shor ‘s alorigthm ［here］在量子计算机上的实现，我们将看到我们的rsa和椭圆曲线方法被量子robust方法所取代。一种方法是lamport签名方法，由leslie b. lamport于1979年创建：
目前，它被认为是一种用于消息签名的量子健壮技术。当我们签署一条消息时，我们获取它的哈希值，然后用我们的私钥加密。然后使用公钥来证明它，并将证明我们使用私钥签署了它。lamport签名使用512个随机哈希值作为私钥，它们被分成集合a和集合b。公钥是这些哈希值。私钥的大小为16kb（2×256×256位），公钥的大小也是16kb（512哈希值，每个哈希值包含256位）。
创建lamport哈希值签名的基本方法是：
· 我们创建了两个数据集，其中包含256个随机256位数字（集合a和集合b）。
· 接下来我们取每个随机数的哈希值。这将产生512个哈希值，并将作为公钥。
· 然后我们使用sha-256对消息进行哈希，然后测试哈希值的每个位（0…255）。如果它是0，我们用集合a中的第i个数，否则我们用集合b中的第i个数。
· 签名是256个随机数（来自集合a或集合b），公钥是512个哈希值（来自集合a和集合b）。
该过程如下图所示：
我们可以使用lamport方法进行一次性签名，但是在其核心格式中，每次签名都需要一个新的公钥。lamport的主要问题是我们只能使用每个公钥签名一次。不过，我们可以通过创建一个哈希值树来克服这个问题，它是将多个公钥合并到一个根目录中。
一个示例运行，它只显示前几个私钥和第一个公钥：
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the signature test is true
在本例中，我们取随机数，然后将其转换为字符串。因此，“6f74f11f20953dc91af94e15…0db03ebdf06d59556c”的sha-256签名为7f2c9414db83444c586c…49d9b4f03e9ba9。如果可以看到消息哈希值（“the quick brown fox jumps over the lazy dog”）在开头有一个十六进制d值，在二进制中是1101，我们看到我们从setb［0］、setb［1］、seta［2］和setb［3］中提取。
结论
lamport ots速度很快，但是密钥大小和签名相对较大。那么lamport有什么问题呢？这是一次性使用，我们只能使用公钥一次。但是，在比特币中，我们可以用当前的公钥签名，然后添加下一个公钥。然而，ecdsa的最大优点是公钥只有33字节长，签名是73字节，而lamport签名的公钥是16 kb（256位的512个版本），签名是8kb（256个版本的256位）。
但是，edcsa使用椭圆曲线密码，量子计算机很容易破解它，所以我们的公钥和签名可能已经成为过去。因此，iota和corda等应用程序已经识别出了这种风险，并用后量子技术取代了rsa和ecc方法。iota集成了winternitz一次性签名方案（w-ots），该方案生成了有效的密钥大小和压缩签名，corda使用区块链后量子签名（bpqs） ［link］。
新能源汽车整车控制器VCU快速开发平台的系统组成
竟然这么不值钱，华为Mate 7清仓甩卖
新的芯片架构正在来临 以往主流芯片架构正在悄然巨变
VR头显Oculus Rift和PlayStation 在亚马逊Prime day活动上优惠出售
智慧城市的前景有没有显现出来
如何使用量子计算机创建Lamport哈希值签名
2016全球手机销量榜出炉 三星第一华为OV进前6
集成运算放大电路内部结构
Silicon Power宣布推出三款USB OTG U盘
红魔5G游戏手机渲染图曝光采用了X型语言设计外观非常好看
半导体史上最强战役打响了，谁将成最后霸主
苹果每周生产100万个口罩 外媒曝光苹果iPhone12原型设计即将完成
隧道二极管的基本特性/工作原理及应用电路
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车载和便携设备系统设计