The ongoing NIST standardization process has shown that Proof of Knowledge (PoK) based signatures have become an important type of possible post-quantum signatures. Regarding code-based cryptography, the original approach for PoK based signatures is the Stern protocol which allows to prove the knowledge of a small weight vector solving a given instance of the Syndrome Decoding (SD) problem over F2. It features a soundness error equal to 2/3. This protocol was improved a few years later by V\'eron who proposed a variation of the scheme based on the General Syndrome Decoding (GSD) problem which leads to better results in term of communication. A few years later, the AGS protocol introduced a variation of the V\'eron protocol based on Quasi-Cyclic (QC) matrices. The AGS protocol permits to obtain an asymptotic soundness error of 1/2 and an improvement in term of communications. In the present paper, we introduce the Quasi-Cyclic Stern PoK which constitutes an adaptation of the AGS scheme in a SD context, as well as several new optimizations for code-based PoK. Our main optimization on the size of the signature can't be applied to GSD based protocols such as AGS and therefore motivated the design of our new protocol. In addition, we also provide a special soundness proof that is compatible with the use of the Fiat-Shamir transform for 5-round protocols. This approach is valid for our protocol but also for the AGS protocol which was lacking such a proof. We compare our results with existing signatures including the recent code-based signatures based on PoK leveraging the MPC in the head paradigm. In practice, our new protocol is as fast as AGS while reducing its associated signature length by 20%. As a consequence, it constitutes an interesting trade-off between signature length and execution time for the design of a code-based signature relying only on the difficulty of the SD problem.


翻译:正在进行的 NIST 标准化进程显示,基于知识的证明(PoK) 的签名已成为基于基于代码的加密签名的一个重要类型。 关于基于代码的加密, PoK 签名的原始方法就是 Stern 协议, 它能够证明对解决一个特定综合解析问题(SD)的重量级矢量的了解, 它含有一个等于 2/3 的正确性错误。 几年后, V\'eron 改进了基于 General Indigence (GSD) 解码( GSD) 问题的系统变换, 从而在通信方面产生更好的效果。 几年后, AGS 协议的原始方法就是根据 Qasi- Cyclic (QC) 矩阵来修改 V\'eron。 AGS 协议允许获得一个小量的默认性误差, 并且改善通信的状态。 我们以 Quasi- Cyclic Stern PoK 为基础, 在SD上对A GOS 计划进行验证, 新的优化, 在基于 IM 协议的设计中, 包括 我们的快速解码化协议, 我们的快速解算, 新的协议使用新的代算。

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