論文の概要: A Hybrid Chaos-Based Cryptographic Framework for Post-Quantum Secure Communications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08618v1
• Date: Fri, 11 Apr 2025 15:24:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-14 14:17:21.756439
• Title: A Hybrid Chaos-Based Cryptographic Framework for Post-Quantum Secure Communications
• Title（参考訳）: ポスト量子セキュア通信のためのハイブリッドカオスベースの暗号フレームワーク
• Authors: Kevin Song, Noorullah Imran, Jake Y. Chen, Allan C. Dobbins,
• Abstract要約: 提案するCryptoChaosは、決定論的カオス理論を最先端の暗号プリミティブと相乗し、堅牢で量子後レジリエントな暗号化を実現するための、新しいハイブリッド暗号フレームワークである。 CryptoChaosは、4つの離散カオス写像の固有の予測不可能性を利用して、統一エントロピープールから高エントロピー、多次元鍵を生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.474908349649168
• License:
• Abstract: We present CryptoChaos, a novel hybrid cryptographic framework that synergizes deterministic chaos theory with cutting-edge cryptographic primitives to achieve robust, post-quantum resilient encryption. CryptoChaos harnesses the intrinsic unpredictability of four discrete chaotic maps (Logistic, Chebyshev, Tent, and Henon) to generate a high-entropy, multidimensional key from a unified entropy pool. This key is derived through a layered process that combines SHA3-256 hashing with an ephemeral X25519 Diffie-Hellman key exchange and is refined using an HMAC-based key derivation function (HKDF). The resulting encryption key powers AES-GCM, providing both confidentiality and integrity. Comprehensive benchmarking against established symmetric ciphers confirms that CryptoChaos attains near-maximal Shannon entropy (approximately 8 bits per byte) and exhibits negligible adjacent-byte correlations, while robust performance on the NIST SP 800-22 test suite underscores its statistical rigor. Moreover, quantum simulations demonstrate that the additional complexity inherent in chaotic key generation dramatically elevates the resource requirements for Grover-based quantum attacks, with an estimated T gate count of approximately 2.1 x 10^9. The modular and interoperable design of CryptoChaos positions it as a promising candidate for high-assurance applications, ranging from secure communications and financial transactions to IoT systems, paving the way for next-generation post-quantum encryption standards.
• Abstract（参考訳）: 提案するCryptoChaosは、決定論的カオス理論を最先端の暗号プリミティブと相乗し、堅牢で量子後レジリエントな暗号化を実現するための、新しいハイブリッド暗号フレームワークである。 CryptoChaosは、4つの離散カオス写像(ロジスティック、チェビシェフ、テント、ヘノン)の固有の予測不可能性を利用して、統一エントロピープールから高エントロピー、多次元鍵を生成する。 この鍵は、SHA3-256ハッシュと短命なX25519ディフィー・ヘルマン鍵交換を結合した層状プロセスによって導出され、HMACベースの鍵導出関数(HKDF)を用いて精製される。 暗号化キーはAES-GCMを駆動し、秘密性と完全性の両方を提供する。 確立された対称暗号に対する総合的なベンチマークにより、CryptoChaosは最大に近いシャノンエントロピー(バイトあたり約8ビット)を獲得し、無視可能な隣接バイト相関を示す一方で、NIST SP 800-22テストスイートでの堅牢な性能はその統計的厳密さを裏付ける。 さらに、カオス鍵生成に固有の追加の複雑さは、Groverベースの量子攻撃のリソース要求を劇的に高め、推定Tゲート数はおよそ2.1 x 10^9である。 モジュール化された相互運用可能なCryptoChaosの設計は、セキュアな通信や金融トランザクションからIoTシステム、次世代のポスト量子暗号化標準への道を開くなど、高セキュリティアプリケーションの候補として期待されている。

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