論文の概要: Network-wide Quantum Key Distribution with Onion Routing Relay (Conference Version)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.13158v1
- Date: Mon, 19 May 2025 14:18:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-20 14:57:11.648616
- Title: Network-wide Quantum Key Distribution with Onion Routing Relay (Conference Version)
- Title（参考訳）: タマネギルーティングリレーを用いたネットワークワイド量子鍵分布(参照バージョン)
- Authors: Pedro Otero-García, David Pérez-Castro, Manuel Fernández-Veiga, Ana Fernández-Vilas,
- Abstract要約: Onion Relay(ORR)は、オンオンルーティングとポスト量子暗号(PQC)をキーリレー(KR)モデルに統合する。
ORRは、中間の悪意のあるノードによって引き起こされるセキュリティリスクを回避し、エンドツーエンドのセキュリティを保証することを目的としている。
その結果、基本的なORRは高い暗号化オーバーヘッドを発生させるが、全体的なキー配布時間に大きな影響を及ぼすことなく、大幅なセキュリティ改善を提供することがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1186715417451207
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The advancement of quantum computing threatens classical cryptographic methods, necessitating the development of secure quantum key distribution (QKD) solutions for QKD Networks (QKDN). In this paper, a novel key distribution protocol, Onion Routing Relay (ORR), that integrates onion routing (OR) with post-quantum cryptography (PQC) in a key-relay (KR) model is evaluated for QKDNs. This approach increases the security by enhancing confidentiality, integrity, authenticity (CIA principles), and anonymity in quantum-secure communications. By employing PQC-based encapsulation, ORR aims to avoid the security risks posed by intermediate malicious nodes and ensures end-to-end security. Our results show a competitive performance of the basic ORR model, against current KR and trusted-node (TN) approaches, demonstrating its feasibility and applicability in high-security environments maintaining a consistent Quality of Service (QoS). The results also show that while basic ORR incurs higher encryption overhead, it provides substantial security improvements without significantly impacting the overall key distribution time. Nevertheless, the introduction of an end-to-end authentication extension (ORR-Ext) has a significant impact on the Quality of Service (QoS), thereby limiting its suitability to applications with stringent security requirements.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの進歩は古典的な暗号手法を脅かし、QKDネットワーク(QKDN)のためのセキュアな量子鍵分布(QKD)ソリューションの開発を必要とする。
本稿では、量子後暗号(PQC)とオニオンルーティング(OR)を統合した新しいキー分散プロトコルであるオニオンルーティングリレー(ORR)を、キーリレー(KR)モデルでQKDNに対して評価する。
このアプローチは、量子セキュア通信における機密性、完全性、認証(CIAの原則)、匿名性を強化することで、セキュリティを高める。
PQCベースのカプセル化を利用することで、ORRは中間の悪意のあるノードによって引き起こされるセキュリティリスクを回避し、エンドツーエンドのセキュリティを確保することを目指している。
以上の結果から,現行のKRおよび信頼ノード(TN)アプローチに対する基本ORRモデルの競合性能を示し,一貫したQuality of Service(QoS)を維持した高セキュリティ環境において,その実現可能性と適用性を示した。
その結果、基本的なORRは高い暗号化オーバーヘッドを発生させるが、全体的なキー配布時間に大きな影響を及ぼすことなく、大幅なセキュリティ改善を提供することがわかった。
それでも、エンドツーエンド認証拡張(ORR-Ext)の導入は、Quality of Service(QoS)に大きな影響を与えるため、厳格なセキュリティ要件を持つアプリケーションへの適合性が制限される。
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ORRは、キー配布時間全体に大きな影響を与えることなく、大幅なセキュリティ改善を提供する。
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