論文の概要: Complexity of Post-Quantum Cryptography in Embedded Systems and Its Optimization Strategies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13537v1
• Date: Fri, 18 Apr 2025 08:02:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-28 16:48:25.24687
• Title: Complexity of Post-Quantum Cryptography in Embedded Systems and Its Optimization Strategies
• Title（参考訳）: 組み込みシステムにおけるポスト量子暗号の複雑さとその最適化戦略
• Authors: Omar Alnaseri, Yassine Himeur, Shadi Atalla, Wathiq Mansoor,
• Abstract要約: NIST(National Institute of Standards and Technology)は、ポスト量子暗号(PQC)アルゴリズムの標準化プロセスを開始した。 本稿ではまず,組込みシステムにおけるポスト量子暗号(PQC)のハードウェア複雑性を包括的に解析する。 これらの課題に対処するために、パイプライニング、並列化、高レベル合成などの最適化戦略について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.821324092673655
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: With the rapid advancements in quantum computing, traditional cryptographic schemes like Rivest-Shamir-Adleman (RSA) and elliptic curve cryptography (ECC) are becoming vulnerable, necessitating the development of quantum-resistant algorithms. The National Institute of Standards and Technology (NIST) has initiated a standardization process for PQC algorithms, and several candidates, including CRYSTALS-Kyber and McEliece, have reached the final stages. This paper first provides a comprehensive analysis of the hardware complexity of post-quantum cryptography (PQC) in embedded systems, categorizing PQC algorithms into families based on their underlying mathematical problems: lattice-based, code-based, hash-based and multivariate / isogeny-based schemes. Each family presents distinct computational, memory, and energy profiles, making them suitable for different use cases. To address these challenges, this paper discusses optimization strategies such as pipelining, parallelization, and high-level synthesis (HLS), which can improve the performance and energy efficiency of PQC implementations. Finally, a detailed complexity analysis of CRYSTALS-Kyber and McEliece, comparing their key generation, encryption, and decryption processes in terms of computational complexity, has been conducted.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの急速な進歩により、Rivest-Shamir-Adleman (RSA) や楕円曲線暗号 (ECC) といった従来の暗号方式は脆弱になり、量子耐性アルゴリズムの開発が必要とされる。 NIST(National Institute of Standards and Technology)はPQCアルゴリズムの標準化プロセスを開始し、CRYSTALS-KyberやMcElieceなどいくつかの候補が最終段階に達した。 本稿ではまず,組込みシステムにおけるポスト量子暗号(PQC)のハードウェア複雑性を包括的に解析し,PQCアルゴリズムを,格子ベース,コードベース,ハッシュベース,および多変量/等質的スキームに基づくファミリーに分類する。 各ファミリーは異なる計算、メモリ、エネルギープロファイルを示し、異なるユースケースに適合する。 これらの課題に対処するために、PQC実装の性能とエネルギー効率を改善するため、パイプライニング、並列化、高レベル合成(HLS)などの最適化戦略について論じる。 最後に、CRYSTALS-KyberとMcElieceの複雑な解析を行い、それらの鍵生成、暗号化、復号処理を計算複雑性の観点から比較した。

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