論文の概要: Post-Quantum Hybrid Digital Signatures with Hardware-Support for Digital Twins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.12298v2
- Date: Fri, 12 Apr 2024 23:13:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 00:17:02.260396
- Title: Post-Quantum Hybrid Digital Signatures with Hardware-Support for Digital Twins
- Title（参考訳）: デジタル双生児のためのハードウェア支援によるポスト量子ハイブリッドデジタル署名
- Authors: Saif E. Nouma, Attila A. Yavuz,
- Abstract要約: Digital Twins (DT) はモノのインターネット(IoT)コンポーネントを使って仮想的にサイバー物理オブジェクトをモデル化する。
NIST PQCシグネチャ標準は、フォワードセキュリティを考慮せずに、ローエンドIoTに対して極端にコストがかかる。
我々は,認証者が署名者間の相互作用を伴わずに高価なコミットメントを得られるように,ハードウェア支援型暗号コミットメント構成書(CCO)を作成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.156208381257605
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Digital Twins (DT) virtually model cyber-physical objects using Internet of Things (IoT) components (e.g., sensors) to gather and process senstive information stored in the cloud. Trustworthiness of the streamed data is crucial which requires quantum safety and breach resiliency. Digital signatures are essential for scalable authentication and non-repudiation. Yet, NIST PQC signature standards are exorbitantly costly for low-end IoT without considering forward security. Moreover, Post-Quantum (PQ) signatures lack aggregation, which is highly desirable to reduce the transmission and storage burdens in DTs. Hence, there is an urgent need for lightweight digital signatures that offer compromise resiliency and compactness while permitting an effective transition into the PQ era for DTs. We create a series of highly lightweight digital signatures called Hardware-ASsisted Efficient Signature (HASES) that meets the above requirements. The core of HASES is a hardware-assisted cryptographic commitment construct oracle (CCO) that permits verifiers to obtain expensive commitments without signer interaction. We created three HASES schemes: PQ-HASES is a forward-secure PQ signature, LA-HASES is an efficient aggregate Elliptic-Curve signature, and HY-HASES is a novel hybrid scheme that combines PQ-HASES and LA-HASES with novel strong nesting and sequential aggregation. HASES does not require a secure-hardware on the signer. We proved that HASES schemes are secure and implemented them on commodity hardware and an 8-bit AVR ATmega2560. Our experiments confirm that PQ-HASES and LA-HASES are two magnitudes of times more signer efficient than their PQ and conventional-secure counterparts, respectively. HY-HASES outperforms NIST PQC and conventional signature combinations, offering a standardcompliant transitional solution for emerging DTs. We open-source HASES schemes for public testing and adaptation.
- Abstract（参考訳）: Digital Twins (DT)は、IoT(Internet of Things)コンポーネント(例:センサー)を使用して、仮想的にサイバー物理オブジェクトをモデル化して、クラウドに格納された知覚情報を収集し、処理する。
ストリーミングデータの信頼性は、量子安全性と耐障害性を必要とする重要なものだ。
デジタル署名は、スケーラブルな認証と非監査に不可欠である。
しかし、NIST PQCシグネチャ標準は、フォワードセキュリティを考慮せずに、ローエンドのIoTには極端にコストがかかる。
さらに、ポスト量子(PQ)シグネチャにはアグリゲーションが欠如しており、DTの伝送と保存の負担を軽減することが非常に望ましい。
したがって、DTのPQ時代への効果的な移行を許容しつつ、妥協回復力とコンパクト性を提供する軽量デジタル署名が緊急に必要となる。
ハードウェア・アシスタント・エフィシデント・シグナチャ(HASES)と呼ばれる,上述の要件を満たす,軽量なデジタルシグナチャのシリーズを作成します。
HASESの中核はハードウェア支援型の暗号コミットコンストラクト・オラクル(CCO)であり、認証者が署名者間の相互作用なしに高価なコミットを得ることを可能にする。
PQ-HASESは前方セキュアなPQシグネチャ、LA-HASESは楕円曲線シグネチャ、HY-HASESはPQ-HASESとLA-HASESを組み合わせた新しいハイブリッドスキームである。
HASESはシグナにセキュアなハードウェアを必要としない。
我々は、HASESスキームが安全であることを証明し、コモディティハードウェアと8ビットのAVR ATmega2560上で実装した。
実験の結果,PQ-HASESとLA-HASESはPQの2倍のシグナー効率を示した。
HY-HASESはNIST PQCと従来のシグネチャの組み合わせよりも優れており、新しいDTに対して標準準拠のトランジショナルソリューションを提供する。
我々は、公開テストと適応のためのHASESスキームをオープンソース化した。
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