論文の概要: Fast and Post-Quantum Authentication for Real-time Next Generation Networks with Bloom Filter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.10813v1
- Date: Tue, 17 Sep 2024 01:13:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-18 18:20:31.788847
- Title: Fast and Post-Quantum Authentication for Real-time Next Generation Networks with Bloom Filter
- Title（参考訳）: ブルームフィルタを用いたリアルタイム次世代ネットワークの高速・ポスト量子認証
- Authors: Kiarash Sedghighadikolaei, Attila A Yavuz,
- Abstract要約: 従来の暗号システムは、ポスト量子(PQ)セキュアな暗号に置き換える必要がある。
我々は、TVPD-HORS(Time Valid Probabilistic Data Structure HORS)と呼ばれる新しい署名を提案する。
TVPD-HORSの検証はHORSよりも2.7倍、5倍高速である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.156208381257605
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Large-scale next-generation networked systems like smart grids and vehicular networks facilitate extensive automation and autonomy through real-time communication of sensitive messages. Digital signatures are vital for such applications since they offer scalable broadcast authentication with non-repudiation. Yet, even conventional secure signatures (e.g., ECDSA, RSA) introduce significant cryptographic delays that can disrupt the safety of such delay-aware systems. With the rise of quantum computers breaking conventional intractability problems, these traditional cryptosystems must be replaced with post-quantum (PQ) secure ones. However, PQ-secure signatures are significantly costlier than their conventional counterparts, vastly exacerbating delay hurdles for real-time applications. We propose a new signature called Time Valid Probabilistic Data Structure HORS (TVPD-HORS) that achieves significantly lower end-to-end delay with a tunable PQ-security for real-time applications. We harness special probabilistic data structures as an efficient one-way function at the heart of our novelty, thereby vastly fastening HORS as a primitive for NIST PQ cryptography standards. TVPD-HORS permits tunable and fast processing for varying input sizes via One-hash Bloom Filter, excelling in time valid cases, wherein authentication with shorter security parameters is used for short-lived yet safety-critical messages. We show that TVPD-HORS verification is 2.7x and 5x faster than HORS in high-security and time valid settings, respectively. TVPD-HORS key generation is also faster, with a similar signing speed to HORS. Moreover, TVPD-HORS can increase the speed of HORS variants over a magnitude of time. These features make TVPD-HORS an ideal primitive to raise high-speed time valid versions of PQ-safe standards like XMSS and SPHINCS+, paving the way for real-time authentication of next-generation networks.
- Abstract（参考訳）: スマートグリッドや車載ネットワークのような大規模次世代ネットワークシステムは、機密メッセージのリアルタイム通信を通じて、広範な自動化と自律性を促進する。
デジタルシグネチャは、非監査によるスケーラブルなブロードキャスト認証を提供するため、そのようなアプリケーションにとって不可欠である。
しかし、従来のセキュアなシグネチャ(ECDSA、RSAなど)でさえ、そのような遅延認識システムの安全性を損なう可能性のある重要な暗号遅延を導入している。
量子コンピュータが従来の難問を突破するようになると、これらの従来の暗号系は後量子(PQ)安全なものに置き換える必要がある。
しかしながら、PQ安全なシグネチャは従来のシグネチャよりも大幅にコストがかかり、リアルタイムアプリケーションにおける遅延ハードルが大幅に悪化する。
我々は,リアルタイムアプリケーションに対して,変更可能なPQセキュリティを用いて,エンドツーエンドの遅延を著しく低減するTime Valid Probabilistic Data Structure HORS (TVPD-HORS) という署名を提案する。
我々は、NIST PQ暗号規格のプリミティブとしてHORSを著しく高速化し、新しい技術の中心にある効率的な片道関数として、特別な確率的データ構造を利用する。
TVPD-HORSは、ワンハッシュブルームフィルタによる様々な入力サイズに対する可変かつ高速な処理を許可し、時間的有効性に優れ、短いセキュリティパラメータによる認証は、短命だが安全クリティカルなメッセージに使用される。
高いセキュリティ設定と時間有効設定では,TVPD-HORSの検証はHORSの2.7倍,5倍高速である。
TVPD-HORSキー生成も高速で、HORSと同じような署名速度である。
さらに、TVPD-HORSはHORSの変種をある程度の時間で増加させることができる。
これらの特徴により、TVPD-HORSは、XMSSやSPHINCS+のようなPQセーフ標準の高速かつ有効なバージョンを上げるための理想的なプリミティブとなり、次世代ネットワークのリアルタイム認証の道を開いた。
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