隨著NIST PQC標準化競賽在這些年來的發展,不僅讓我們關注到因應量子破密的趨勢,是越來越明朗,同時,也讓我們發現,原來臺灣有不少專家學者參與競賽團隊,為全球PQC標準化做出貢獻,而競賽外也還有多位學者投入PQC領域研究。

國內4人參與NIST密碼標準化競賽團隊,多位國際學者與臺灣的淵源深

基本上,在2020年7月,NIST PQC已經公布入選第三輪的名單,包含數位簽章項目的3個隊伍,包含CRYSTALS-DILITHIUM、FALCON與Rainbow,以及公鑰加密系統項目的4個隊伍,包含:Classic McEliece、CRYSTALS-KYBER、NTRU與SABER。

而在上述7隊之外,還有8個列為候選的隊伍,也是可能有敗部復活的機會,包括NTRU Prime與SPHINCS+等。

到底當中有那些臺灣專家?我們請臺大數學系兼任助理教授陳君明為我們一一解答,他對於國內這方面的專家學者相當熟悉,並點名了國內10多位專家。

例如,在Rainbow團隊中有兩位臺灣學者參與,其中一位是楊柏因,他是臺大物理系畢業,美國麻省理工學院(MIT)數學博士,現為中央研究院研究員。特別的是,在陳君明眼中,現在臺灣的PQC學術研究,幾乎是以楊柏因為中心。他說,在國內PQC領域中,你可能會發現,有些人是他的學生,有些國際密碼學家都與他相熟。因此,如果要認識臺灣PQC領域的關鍵人物,楊柏因就是不能錯過的一位。

另一位是陳明興,他在臺大電機念碩博士,目前在德國進行博士後研究。

而在Classic McEliece團隊中,則是周彤,他是臺大電機碩士,在荷蘭讀博士班,現為中央研究院助研究員。

此外,在候選名單的NTRU Prime團隊中,楊柏因與陳明興也參與其中,他們等於同時加入了不同的兩個團隊,還有一位則是彭柏源,他現在是臺大電機系博士生。

因此,總計下來,在這次PQC決賽的團隊中,臺灣共有4位專家學者參與。

不僅如此,陳君明還特別介紹一些國際知名的PQC專家,這是因為,他們都跟臺灣有很深的淵源。

例如,Daniel J. Bernstein與Tanja Lange這兩位密碼學家,他們在這次決賽,共參與3個團隊,包括Classic McEliece、NTRU Prime與SPHINCS+,而且,兩人在這些團隊中幾乎是主要貢獻者之一,特別是Daniel J. Bernstein。

陳君明解釋,這點從每個投稿團隊所列出的作者清單,就可以看出其關連,以學術界的慣例而言,主要貢獻者會放在最前面,除非成員貢獻沒有明顯差異,作者順序就是依照英文字母順序排列。

而大家可能不知道的是,Daniel J. Bernstein他們兩人幾乎每年都會來臺灣進行研究,並且與楊柏因、中研院合作密切。在這次競賽的NTRU Prime團隊中,就有他們兩人,以及陳明興、彭柏源與楊柏因。

此外,在2020年9月中舉行的HITCON 2020台灣駭客年會,Daniel J. Bernstein他們兩人也在第二日擔任壓軸講師,介紹他們的研究成果,以及說明NIST如何對後量子密碼學標準化。

另外,還有一位是Peter Schwabe,也很值得一提,他曾經在臺灣做博士後研究數年,而他與前述提及的周彤,兩人的博士論文指導教授都是Daniel J. Bernstein與Tanja Lange。

特別的是,Peter Schwabe在這次NIST競賽中是非常活躍,我們從名單中可以發現,在決選與候選中的5個團隊中,都有他的身影,他並是CRYSTALS-KYBER團隊主要貢獻者。

對於NIST舉辦PQC標準化競賽一事,身為臺大數學系兼任助理教授陳君明,向我們說明了國內PQC發展現況,同時指出目前臺灣有4位專家參與到競賽的團隊,而他本身也是國內很早投入PQC領域研究的專家之一。攝影/洪政偉

臺灣政府相當看重後量子密碼學的發展,在政府研究資訊系統的列表中,其實就可以看到相關的研究計畫與年度經費。而在這些研究計畫中,以計畫主持人而言,出現最多次的是楊柏因,其次為鄭振牟,然後是陳榮傑、鐘楷閔、賴青沂與周彤。

在競賽之外,PQC領域在臺灣也有多位學者投入研究

在陳君明的介紹之下,我們才發現,原來臺灣在PQC領域的研究能量與環境,其實也不容小覷。

而在上述提及的專家學者之外,沒有參與這次競賽投稿的臺灣學者,也有不少致力於PQC領域。

舉例來說,陳君明本身就是一例。他在讀博士班時,曾於指導教授莫宗堅老師帶領下,研究多變量密碼學,後續則是教了20年的密碼學,同時也進入業界,朝向實務與商業上的應用,因此,他現在的身分,除了臺大數學系兼任助理教授,也是匯智安全科技董事長。

而他的弟弟陳君朋,也投入這方面的研究多年,他2020年一篇研究報告,是關於NTRU Prime的旁路攻擊分析。

此外,還有中央研究院研究員鐘楷閔,他從事PQC理論研究近十年;之前在臺灣大學的電機工程學系教授鄭振牟,現今他在日本金澤大學;以及臺灣交通大學資訊工程系陳榮傑教授等。

換言之,臺灣密碼學界很早就研究此一領域。另外,陳君明也透露了往年的經歷與小故事。例如,他與楊柏因在學生時期因喜愛橋牌,於臺大橋藝社結識;首開數理資優生跳級升學先例,當時催化國內資優教育風潮的楊柏因,自臺大物理系畢業後,在22歲已取得美國MIT數學博士;陳君明還記得自己讀博士班時,對當時研究組合學的楊柏因說:「密碼學這個領域,既有趣又實用,對於具有數學背景的我們,研究上會比較佔便宜」,因此邀請楊柏因一同來研究。

因此,國內學界並不是最近才關注PQC,其實早在20年前,就開始累積這方面的能量。陳君明也舉例,在2004年,他、楊柏因與兩人的一位學生,當時就發表過一篇名為TTS:High-Speed Signatures on a Low-Cost Smart Card的報告,是關於多變量密碼學的研究,就是屬於PQC的範疇。

另一方面,除了臺灣學界,其實國內政府對於PQC領域,也早已在準備並儲備能量。陳君明提到,像是前兩年在美國舉行的國際後量子密碼學會議上,臺灣都有5人前往參與,在陳君明、陳君朋與楊柏因之外,其實,還有兩位是來自政府單位的專家。

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