Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Bachelor's Thesis
Author of thesis: Ing. Michal Ľaš
Acad. year: 2023/2024
Supervisor: doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D.
Reviewer: Ing. Martin Perešíni, Ph.D.
The development of quantum computers presents new opportunities but also introduces a threat by compromising currently used cryptographic algorithms. This threat significantly impacts blockchain technology, which relies on various cryptographic principles. The objective of this work is to design and implement a blockchain that incorporates new post-quantum cryptographic algorithms resistant to attacks performed by quantum computers. The main part of my solution involves analyzing blockchain components vulnerable to quantum attacks, selecting appropriate post-quantum algorithms, and subsequently implementing them within the blockchain. The result of this work is an overview of blockchain vulnerabilities and their solutions in the post-quantum era. Additionally, the implemented solution compares the performance of multiple post-quantum and currently used algorithms. The results show that post-quantum cryptography can have a significant impact on blockchain performance. However, post-quantum blockchains will still be usable, and they will withstand the era of quantum computers.
blockchain, post-quantum cryprography, quantum threat, post-quantum blockchain
Date of defence
11.06.2024
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Intelligent Systems
Study programme
Information Technology (BIT)
Composition of Committee
doc. Ing. Petr Matoušek, Ph.D., M.A. (předseda) Dr. Ing. Petr Peringer (člen) Ing. Matěj Grégr, Ph.D. (člen) doc. Ing. Michal Španěl, Ph.D. (člen) Ing. Lukáš Kekely, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportdoc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D.
Při celkovém hodnocení nejvíce zohledňuje technické zvládnutí všech komponent, kvalitní implementaci a poměrně rozsáhlé testování. Student při řešení práce postupoval systematicky a velmi dobře si poradil s technickými překážkami. Práce byla po celou dobu pravidelně konzultována, kvalita textu je na výborné úrovni, návrh a implementace je velmi povedená a testování ukazuje výkonnost aktuálních vítězů NIST soutěže. Pozitivně hodnotím i účast na Excel@FIT a zpracování práce v angličtině.
Cílem práce bylo navrhnout a implementovat blockchainový protokol, který nahradí klasickou kryptografii postkvantovými algoritmy. Práci hodnotím jako náročnější. Student musel nastudovat, analyzovat a implementačně zvládnout dvě poměrně nové technologie. Nejdříve bylo nutno pochopit principy postkvantových algoritmů tak, aby pak byla určena vhodná místa v blockchainových protokolech, kde má smysl je aplikovat. Výsledný návrh pak bylo nutno implementovat v několika verzích, tak aby bylo možné udělat výkonnostní testování různých algoritmů. Toto testování bylo hlavním cílem práce, tedy určité abstrakce při implementaci protokolu jsou v souladu se zadáním. Student splnil všechny body zadání ve velmi dobré kvalitě. Dle mého názoru rozsah odvedené práce přesahuje nároky, které klade běžná bakalářská práce.
Student aktivně vyhledával relevantní dostupnou literaturu a vhodně ji začlenil do své práce. Dle systému Theses práce obsahuje podobnost s jinou řešenou prací z tohoto roku, (také se zaměřením na postkvantovou kryptografii, kterou mimochodem také vedu). Podobnost je způsobena stejným teoretickým základem a shodnou literaturou, ze které oba studenti čerpali.
Po celou dobu řešení jsme měli pravidelné schůzky, na kterých byly konzultovány dílčí kroky řešení a celkový směr práce. Student byl vždy výborně připraven.
Student obsah práce konzultoval průběžně a její definitivní obsah mi byl zaslán k připomínkování v dostatečném předstihu. Všechny mé připomínky k práci byly zapracovány.
Student se zúčastnil Excel@FIT 2024.
Grade proposed by supervisor: B
Reviewer’s reportIng. Martin Perešíni, Ph.D.
Študent splnil všetky povinné body zadania. Práca dosahuje požadovanú kvalitu z hľadiska rozsahu, úpravy textu (s výnimkou drobných chýb) a prevedenia. Práca bola napísaná v anglickom jazyku a jazyková úroveň písaného textu je dobrá, čo hodnotím pozitívne. Potenciál implementácie je určite prítomný. Celkovo hodnotím výsledok ako nadpriemerný a navrhujem študentovi známku medzi A a B.
Evaluation level: moderately difficult assignment
Práca sa zaoberá problematikou postkvantovej kryptografie v blockchainových technológiách. Prácu hodnotím ako stredne náročnú.
Práca má logickú štruktúru, rozsah a poradie kapitol sú vhodne zvolené a celkovo je práca napísaná pre čitateľa zrozumiteľne.
Text práce je napísaný v angličtine. Jazyková úroveň práce je dobrá, až na niektoré drobné nedostatky alebo nevhodné vetné konštrukcie a štylistické chybičky. Občas by bolo vhodné použiť aj štylistické prvky, napr. použiť tučné písmo, aby sa upriamila pozornosť na dôležité informácie alebo namerané výsledky. Z typografického hľadiska nemám k dielu žiadne výhrady.
Realizačný výstup - implementácia spĺňa špecifikáciu. Výstupom implementácie je vytvorenie abstrahovaného blockchainového protokolu, v ktorom sú integrované rôzne postkvantové šifry a klasická kryptografia na porovnanie riešení. Implementácia bola realizovaná v jazyku C++. Okrem samotného protokolu sa študentovi podarilo navrhnúť a implementovať aj testovacie prostredie na porovnanie výkonnosti jednotlivých šifier, ktoré v práci aj vyhodnotil. Samotný kód vyzerá byť v poriadku.
Výsledky tejto práce sa pravdepodobne budú dať využiť v budúcnosti a umožnia rozšíriť dané riešenie o ďalšie prvky a iné šifrovacie algoritmy.
Evaluation level: assignment fulfilled
Zadanie považujem za splnené, študent analyzoval a oboznámil sa s problematikou postkvantovej kryptografie, blockchainových technológií a prepojením týchto dvoch konceptov. Následne študent implementoval abstrahovaný blockchainový protokol s použitím viacerých postkvantových šifier. Projekt bol realizovaný v jazyku C++. Študent porovnal výkonnosť implementovaných šifier pomocou metodológie analyzoval výsledky. Na záver vyvodil očakávané závery. Taktiež pozitívne hodnotím napísanie celej práce v anglickom jazyku.
Evaluation level: is within the usual extent
Rozsah technickej správy je cez 70 normostrán. Dĺžka práce je teda v rámci bežného rozsahu bakalárskej práce, bližšie k hornej hranici. Technická správa uvádza všetky relevantné informácie.
Študent využíva relevantné zdroje v dostatočnom množstve, pričom informácie čerpal hlavne z webových stránok, príručiek dostupných na internete a kníh. Práca s literatúrou je na dobrej úrovni.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová