課程大綱

課程資訊

課程名稱

後量子密碼學
Post-quantum cryptography

開課學期

109-2

授課對象

電機資訊學院電信工程學研究所

授課教師

楊柏因

課號

EE5176

課程識別碼

921 U2540

班次

學分

3.0

全/半年

半年

必/選修

選修

上課時間

星期五7,8,9(14:20~17:20)

上課地點

電二106

備註

總人數上限：50人

Ceiba 課程網頁

http://ceiba.ntu.edu.tw/1092EE5176_pqc

課程簡介影片

核心能力關聯

核心能力與課程規劃關聯圖

課程大綱

為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印

課程概述

目前量子電腦技術預估可能在10-20年內成熟。未來如果數千量子位元(qubit)的中大型一般用途量子電腦(General Purpose Quantum Computer)問世，將摧毀現今全世界絕大多數廣泛使用的公鑰密碼系統 (PKC, Public-Key Cryptosystem)，例如 RSA、Diffie-Hellman 密鑰交換 (Key Exchange)、橢圓曲線密碼系統(ECC, Elliptic Curve Cryptosystem)。本課程主要介紹可抵擋量子電腦攻擊的公鑰密碼系統，此一研究方向稱為「後量子密碼學」(PQC, Post-Quantum Cryptography)。

課程目標

使修習者能初步了解後量子密碼學，為進一步研究打下基礎。

有意參加暑期研習著請洽
https://www.iis.sinica.edu.tw/zh/page/Recruitment/SummerInterns/SummerInterns_2021.html

課程要求

初步理解後量子密碼學並練習實作

預期每週課後學習時數

Office Hours

另約時間備註：請來信, 將在 EE2-108 於課前的半小時或一小時或另約的其他時間見面。

指定閱讀

待補

參考書目

1. “Post-Quantum Cryptography”, edited by Daniel J. Bernstein and Johannes Buchmann, Springer-Verlag, 2009,
2. “An Introduction to Mathematical Cryptography” by Jeffrey Hoffstein, Jill Pipher, and Joseph H. Silverman. Springer-Verlag Undergraduate

評量方式
(僅供參考)

No.	項目	百分比	說明
1.	平時成績	30%	點名和小考, 小考本身也是點名
2.	期末報告	40%	在 ARM 微處理機上分組實做後量子密碼系統, 要求為參考版程式之 4.5x 倍速或以上 (註: NTRU Prime 的參考版程式和 x86 上最佳化版的程式速度差約為 1000x)。或經特許繳交讀書心得報告
3.	期中考	30%	2 小時考試

課程進度

週次	日期	單元主題
第1週	2/26	Intro to Postquantum Cryptography
第2週	3/5	Intro to Lattices and Lattice-based Cryptography
第3週	3/12	properties of lattices and NTRU
第4週	3/19	Implementing Post-Quantum Crypto: Multi-Limb (Polynomial) Multiplications I
第5週	3/26	Implementing Post-Quantum Crypto: Multi-Limb (Polynomial) Multiplications II Implementing Post-Quantum Crypto: Short-Limb Multiplications
第6週	4/2	(清明節連假)
第7週	4/9	More on Advanced Multiplications and Reductions
第8週	4/16	Implementation Platforms: the ARM instruction Set
第9週	4/23	Lenstra-Lenstra-Lovasz Algorithm (LLL) and Cryptanalysis with Lattices
第10週	4/30	(Delayed) Mid-term, everything following this may be delayed if the class is slowed
第11週	5/7	Supersingular Isogenies: SIKE and CSIDH (guest speaker, Dr. Lorenz Panny, English lecture)
第12週	5/14	Hash-Based Cryptography: SPHINCS (guest speakers, Prof. Daniel J. Bernstein and Prof. Tanja Lange, English lecture)
第13週	5/21	Guest speakers: Tanja Lange, Daniel Bernstein Videos/slides: http://hyperelliptic.org/tanja/teaching/pqcrypto21/#codes Live Discussion: https://www.wonder.me/r?id=19222354-d8d0-49d7-9ad3-20d3119fe681
第14週	5/28	Multivariate Cryptography On-line class : meet.google.com/wek-hkmf-xww No need to turn on video unless you wish to speak (to save some bandwidth)
第15週	6/4	Lattice-based cryptosystems
第16週	6/11	Miscellanous meet.google.com/qoe-urpt-aoz
第17週	6/18	Final presentation meet.google.com/fno-qgfw-bni
第18週	6/25	Final Presentation meet.google.com/fno-qgfw-bni