后量子签名算法LMS的IP与解决方案设计

1. 痛点问题

随着量子计算机的飞速发展，目前广泛使用的传统加密、签名算法的安全性受到了严峻的挑战。基于大整数因式分解困难与计算离散对数困难的加密、签名算法在量子计算机的辅助下变得不再安全、易受攻击。因此，针对量子计算机的加密系统设计变得十分迫切。

能够抵抗量子计算机攻击的加密、签名算法被称为后量子加密、签名算法，此类算法在国内外正受到广泛的研究。其中基于哈希的签名方案（HBS）是各类后量子签名方案中最有潜力的类别之一。LMS（Leighton-Micali Signature）是HBS最有代表性的方案之一，已由美国国家标准与技术研究院（NIST）与国际互联网工程任务组（IETF）批准使用，具有广泛的应用前景。但LMS的运行效率与速度都很低，是限制其推广应用的主要瓶颈之一。

2. 解决方案

国内对LMS的研究还比较少，本团队是国内首批研究后量子加密与签名的团队之一，也是最早针对LMS方案进行深入且全面研究的团队。本团队对LMS的硬件加速方案进行研究，利用算法内在的并行性设计出合适的高并行处理架构，对LMS的密钥生成、签名与验签都进行了硬件加速实现，获得了2-3个数量级的性能提升。