Encriptação com predicados baseada em reticulados

Em um sistema de criptografia funcional, uma autoridade de posse de uma chave mestra pode gerar uma chave secreta que permite o cálculo de uma função sobre a mensagem nos dados criptografados. Assim, é possível calcular tal função no texto cifrado usando somente a chave secreta. Exemplos importantes de criptografia funcional são Criptografia Baseada em Identidades, Criptografia Baseada em Atributos, Criptografia com Produto Escalar, Criptografia Difusa Baseada em Identidades, Criptografia de Vector Oculto, Criptografia Baseada em Certificados, Criptografia com Pesquisa de Palavra-Chave e Criptografia Baseada em Identidades com Curinga. Esquemas de criptografia com predicados são uma especialização de esquemas de criptografia funcionais, em que a função utilizada não fornece informações sobre a mensagem, mas determina se a decriptação deve ou não funcionar corretamente. Criptografia baseada em reticulados é uma importante alternativa para os principais sistemas criptográficos utilizados atualmente, uma vez que elas são supostamente seguras contra algoritmos quânticos. O Algoritmo de Shor é capaz de resolver o Problema da Fatoração Inteira e o Problema do Logaritmo Discreto em tempo polinomial em um computador quântico, quebrando os sistemas criptográficos mais usados e importantes atualmente, como o RSA, o Diffie-Hellman e a Criptografia de Curvas Elípticas. Neste trabalho nos concentramos em esquemas de criptografia com predicados baseados em reticulados. Nós estudamos e descrevemos os principais sistemas baseados em reticulados encontrados na literatura, estendendo-os a versões hierárquicas e mostrando como o uso de um reticulado com estrutura ideal afeta a prova de segurança. Para cada esquema, uma prova formal de segurança é detalhada, as análises de complexidade e do tamanho das variáveis são mostradas e a escolha dos parâmetros garantindo o funcionamento correto da decriptação é dada.In a functional encryption system, an authority holding a master secret key can generate a key that enables the computation of some function on the encrypted data. Then, using the secret key the decryptor can compute the function from the ciphertext. Important examples of functional encryption are Identity-Based Encryption, Attribute-Based Encryption, Inner Product Encryption, Fuzzy Identity-Based Encryption, Hidden Vector Encryption, Certificate-Based Encryption, Public Key Encryption with Keyword Search and Identity-Based Encryption with Wildcards. Predicate encryption schemes are a specialization of functional encryption schemes, in which the function does not give information of the plaintext, but it determines whether the decryption should or should not work properly. Lattice-Based Cryptography is an important alternative to the main cryptographic systems used today, since they are conjectured to be secure against quantum algorithms. Shor's algorithm is capable of solving the Integer Factorization Problem and the Discrete Logarithm Problem in polynomial time on a quantum computer, breaking the most used and important cryptosystems such as RSA, Diffie-Hellman and Elliptic Curve Cryptography. In this work we focus on Lattice-Based Predicate Encryption. We study and describe the main lattice-based schemes found in the literature, extending them to hierarchical versions and showing how the use of ideal lattice affects their security proof. For each scheme, a formal proof of security is detailed, analyses of complexity and variable's size are shown and the parameter's choice ensuring that the decryption works correctly is given