LSH 해시함수에 대한 양자회로 구현 및 Grover 알고리즘 적용 :Implementation of quantum circuit and application of Grover algorithm for LSH hash function

송경주

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자료유형: 학위논문

저자정보: 송경주 (한성대학교, 한성대학교 대학원)

지도교수: 서화정

발행연도: 2023

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2023

국내∙국제 해시함수에 대한 양자회로 구현 비교 분석

송경주 , 송민호 , 서화정 스마트미디어저널 2023.03 학술저널

LSH 해시함수에 대한 양자회로 구현 및 Grover 알고리즘 적용

송경주 IT융합공학과 2023.01 학위논문

2021

해시함수 LSH 양자 회로 최적화를 통한 그루버 알고리즘 적용 자원 추정

송경주 , 장경배 , 서화정 정보보호학회논문지 2021.06 학술저널

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양자컴퓨터의 Grover 알고리즘은 해시함수에 대해 pre-image attack을 가속화 시켜 n-bit 보안 레벨의 해시함수를 n/2-bit 보안 레벨로 감소시킨다. Grover 알고리즘을 사용한 quantum pre-image attack을 수행하기 위해서는 공격 대상 해시함수가 Grover 내부 Oracle에 양자회로로 구현되어야 한다. 이러한 연구 동기로 본 논문에서는 한국 표준 해시함수인 LSH에 대한 최초 의 양자회로를 제안한다. LSH 양자회로를 양자 자원의 효율적인 측면에 따라 Sequential 구조의 LSH 양자회로와 Parallel 구조의 LSH 양자회로로 나누어 제시하고 두 양자회로에 대한 양자자원 추정 결과를 통해 Grover 공격 자원 을 계산하고 평가한다. Grover 공격에 필요한 양자 게이트를 하위 수준의 T+Clifford 게이트로 분해하고, 양자자원 Cost를 계산하여 두 양자회로의 양자게이트 및 양자회로 Depth에 대한 종합적인 자원 trade-off를 분석한다. 양자 자원 분석 결과 Sequential LSH 양자회로가 큐비트 수 측면에서 효율적 으로 구현되었으며 Parallel LSH 양자회로가 Depth 측면에서 효율적으로 구현되었음을 확인한다.

#Grover 알고리즘 #LSH 해시함수 #양자 pre-image 공격 #양자 회로 #양자 컴퓨터

I. 서 론 1
1.1 Contribution 4
II. 관련 연구 5
2.1 양자 컴퓨터 5
2.2 Grover 알고리즘 7
2.2.1 Grover 알고리즘을 사용한 블록암호 brute-force attack 8
2.2.2 Grover 알고리즘을 사용한 해시함수 pre-image attack 8
2.3 Quantum addition 9
2.3.1 Simple ripple-carry 양자 덧셈기 9
2.3.2 Ripple-carry 양자 덧셈기 12
2.4 LSH 해시함수 13
III. 제안 기법 19
3.1 LSH 양자회로 19
3.1.1 Initialization 양자회로 20
3.1.2 Compression 양자회로 21
IV. 평 가 30
V. 결 론 36
참 고 문 헌 37
ABSTRACT 40

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