論文の概要: Signer-Optimal Multiple-Time Post-Quantum Hash-Based Signature for Heterogeneous IoT Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.01380v1
• Date: Sat, 02 Nov 2024 23:11:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-05 14:45:36.279514
• Title: Signer-Optimal Multiple-Time Post-Quantum Hash-Based Signature for Heterogeneous IoT Systems
• Title（参考訳）: ヘテロジニアスIoTシステムのためのシグナー最適複数時間ハッシュベースのシグナチャ
• Authors: Kiarash Sedghighadikolaei, Attila A. Yavuz, Saif E. Nouma,
• Abstract要約: 既存のNIST-PQC標準は従来の標準よりも高価で、リソース制限のIoTには適していない。 我々は、MUM-HORS(Maximum utilization Multiple HORS)と呼ばれる、複数時間ハッシュベースの新しい署名を提案する。 実験の結果,複数時間HORSと比較して,同一の署名能力(220メッセージ,128ビットセキュリティ)で40倍の有効利用が確認された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9185059111021852
• License:
• Abstract: Heterogeneous Internet of Things (IoTs) harboring resource-limited devices like wearable sensors are essential for next-generation networks. Ensuring the authentication and integrity of security-sensitive telemetry in these applications is vital. Digital signatures provide scalable authentication with non-repudiation and public verifiability, making them essential tools for IoTs. However, emerging quantum computers necessitate post-quantum (PQ) secure solutions, yet existing NIST-PQC standards are costlier than their conventional counterparts and unsuitable for resource-limited IoTs. There is a significant need for lightweight PQ-secure digital signatures that respect the resource constraints of low-end IoTs. We propose a new multiple-time hash-based signature called Maximum Utilization Multiple HORS (MUM-HORS) that offers PQ security, short signatures, fast signing, and high key utilization for an extended lifespan. MUM-HORS addresses the inefficiency and key loss issues of HORS in offline/online settings by introducing compact key management data structures and optimized resistance to weak-message attacks. We tested MUM-HORS on two embedded platforms (ARM Cortex A-72 and 8-bit AVR ATmega2560) and commodity hardware. Our experiments confirm up to 40x better utilization with the same signing capacity (2^20 messages, 128-bit security) compared to multiple-time HORS while achieving 2x and 156-2463x faster signing than conventional-secure and NIST PQ-secure schemes, respectively, on an ARM Cortex. These features make MUM-HORS ideal multiple-time PQ-secure signature for heterogeneous IoTs.
• Abstract（参考訳）: 次世代ネットワークには、ウェアラブルセンサーのようなリソース制限されたデバイスを収容する不均一なIoT(Internet of Things)が不可欠だ。 これらのアプリケーションにおけるセキュリティに敏感なテレメトリの認証と完全性を保証することは不可欠である。 デジタルシグネチャは、非監査とパブリックな検証可能性を備えたスケーラブルな認証を提供し、IoTにとって不可欠なツールである。 しかしながら、新興量子コンピュータは、量子後(PQ)セキュアなソリューションを必要とするが、既存のNIST-PQC標準は従来の標準よりも高価であり、リソース制限されたIoTには適さない。 ローエンドIoTのリソース制約を尊重する軽量なPQセキュアなデジタルシグネチャには、大きなニーズがある。 我々は,PQセキュリティ,ショートシグネチャ,高速署名,長寿命化のためのキー利用を提供するMUM-HORS(Maximum utilization Multiple HORS)と呼ばれる,複数時間ハッシュベースの署名を提案する。 MUM-HORSは、コンパクトなキー管理データ構造を導入し、弱いメッセージ攻撃に対する耐性を最適化することで、オフライン/オフライン環境でのHORSの非効率性と鍵損失問題に対処する。 MUM-HORSをARM Cortex A-72と8ビットAVR ATmega2560)とコモディティハードウェア上でテストした。 ARM Cortexでは,従来の2倍, NIST PQ-Secure 方式よりも2倍, 156-2463倍高速な署名を実現し, 同一の署名能力(2^20メッセージ, 18ビットセキュリティ)で最大40倍の精度を実現した。 これらの特徴により、MUM-HORSは異種IoTのマルチタイムPQセキュアシグネチャとなる。

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