Sphincs+

用于后量子加密的数字签名方案
What is SPHINCS?

什么是SPHINCS+？

SPHINCS+是一种无状态的、基于哈希的签名方案，可保护数据免受量子计算攻击。作为一种后量子加密解决方案，其主要优势在于签名小，签名速度快，安全性强于其他方案和SPHINCS的早期版本。该方案于2017年被提交给NIST后量子加密项目，并于2022年被采纳，成为首批被NIST推荐的四个PQC标准之一。

SPHINCS+基于SPHINCS

SPHINCS于2015年首次亮相。该方案被设计为每秒对数百条消息进行签名，签名大小总计41 KB，公钥和私钥各1 KB。它是为了填补签名安全领域的空白而开发的，基于现有签名方案面对量子计算的这些劣势：

RSA和ECC小而快，但可以被使用Shor算法的量子攻破。

基于点阵的签名的量化安全级别还不确定，而且容易受到量子的影响。

多变量二次签名短而快，但长期安全性不确定。

基于代码的签名包含大密钥，而且这些密钥需要变得更大才能保护数据免受量子攻击。

哈希签名使用小密钥速度快，可以防范量子，但它有状态。

为了解决大小、量子保护和状态方面的不足，SPHINCS+设计背后的贡献者提出了一种无状态的基于哈希的签名方案，该方案可以"提供长期的2128 安全性，以防范[量子]攻击者。"

改进SPHINCS以实现更强的后量子加密

为了改进SPHINCS，其设计者与该领域的专家共同合作生成了一个新版本，该版本在提高签名速度的同时让签名变得更小。这种被称为SPHINCS+的改进版本有三种形式：

SPHINCS+ -SHA3（使用SHAKE 256）

SPHINCS+ -SHA2（使用SHA2）

SPHINCS+ -Haraka（使用Haraka短输入哈希函数）

Improving SPHINCS for stronger PQC

改进包括：

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多目标攻击保护

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无树状结构WOTS+公钥压缩

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用FORS取代短时间签名方案HORST

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可验证的索引选择

NIST审批

2016年，美国国家标准与技术研究所发出提案征集，要求提交后量子加密方案。第一轮提交于2017年11月30日结束。几十个方案被提交并审议。

SPHINCS+是NIST推荐的、作为PQC已接受标准的四个方案之一，而且是仅有的三个推荐用于数字签名的方案之一。



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