The MPC-in-the-head introduced in [IKOS07] has established itself as an important paradigm to design efficient digital signatures. It has been leveraged in the Picnic scheme [CDG+ 20] that reached the third round of the NIST PQC Standardization process. It has also been used in [Beu20] to introduce the Proof of Knowledge (PoK) with Helper paradigm. This construction permits to design shorter signatures but induces a non negligible performance overhead as it uses cut-and-choose. In this paper, we introduce the PoK leveraging structure paradigm along with its associated challenge space amplification technique. Our new approach to design PoK brings some improvements over the PoK with Helper one. Indeed, we show how one can substitute the Helper in these constructions by leveraging the underlying structure of the considered problem. This approach does not suffer from the performance overhead inherent to the PoK with Helper paradigm hence offers different trade-offs between security, signature sizes and performances. We also present four new post-quantum signature schemes. The first one is based on a new PoK with Helper for the Syndrome Decoding problem. It relies on ideas from [BGKM22] and [FJR21] and improve the latter using a new technique that can be seen as performing some cut-and-choose with a meet in the middle approach. The three other signatures are based on our new PoK leveraging structure approach and as such illustrate its versatility. We provide new PoK related to the Permuted Kernel Problem (PKP), Syndrome Decoding (SD) problem and Rank Syndrome Decoding (RSD) problem. In practice, these PoK lead to comparable or shorter signatures than existing ones. Indeed, considering (public key + signature), we get sizes below 9kB for our signature related to the PKP problem, below 15kB for our signature related to the SD problem and below 7kB for our signature related to the RSD problem.


翻译:在[ IKOS07] 中引入的MPC头版模型已经确立为设计高效数字签名的重要范例。 它在达到 NIST PQC 标准进程第三回合的 PIC 标准进程中被运用到 PCD 20 的 Picnic 计划[CDG 20] 中。 它在 [ Beu20] 中被运用到 帮助者范式的“知识证明 ” (Pok) 中引入了“知识证明 ” (Pok ) 。 这个建筑允许设计较短的签名,但导致一种不可忽略的绩效管理管理管理。 在本文中,我们引入了“PoK 杠杆” 及其相关的挑战空间放大技术。 我们用新的程序设计了“PoK”, 用“Pok 20 ” 方法对“ Pok ” 做了一些改进。 这个方法并不因Pok 与“ 帮助者” 模式固有的性能管理而受到影响, 从而在安全、 签名大小和性能之间产生不同的交易问题。 我们还提出了四个新的“ od- sad” 签名计划(我们用新的“SD” ), 第一个基于新的 Pelder 和“K 将“ 将“ IM” 的代码” 和“ 的代码” 和“D’ 将“我们用新的代码” 提供“我们” 和“D’ 。

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