論文の概要: Integration of quantum random number generators with post-quantum cryptography algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.00658v1
• Date: Tue, 01 Jul 2025 10:56:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.586295
• Title: Integration of quantum random number generators with post-quantum cryptography algorithms
• Title（参考訳）: 量子乱数生成器とポスト量子暗号アルゴリズムの統合
• Authors: Paula Alonso Blanco, Luis Trigo Vidarte, Marc Romeu Casas, José Ramón Martínez Saavedra, Fernando de la Iglesia, Jordi Mur-Petit, Valerio Pruneri,
• Abstract要約: ポスト量子暗号(PQC)は、既存のPublic Key Infrastructure(PKI)システムの寿命を延ばす潜在的な解決策となっている。 PQCプロトコルは、キー生成およびカプセル化手順における高品質なランダム性に依存する。 PQCベースのトランスポート層セキュリティ(TLS)を用いて,通信ネットワーク内にQRNG(Quantum Random Number Generation)デバイスを組み込むことが可能な概念実証を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.136619420474766
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum technologies advance, the security of popular cryptographic protocols becomes more threatened by the capabilities of Cryptographically Relevant Quantum Computers (CRQCs). In this scenario, Post-Quantum Cryptography (PQC) has become a potential solution to prolong the life of existing Public Key Infrastructure (PKI) systems. However, PQC protocols depend on high-quality randomness for key generation and encapsulation procedures, with the quality of the entropy source potentially having a profound impact on the security of the overall system. In this work, we demonstrate a proof-of-concept enabling the incorporation of Quantum Random Number Generation (QRNG) devices within communication networks using PQC-based Transport Layer Security (TLS).Using open-source cryptographic libraries and commercial QRNG hardware, we demonstrate their use as entropy sources via an Entropy-as-a-Service (EaaS) model. We highlight two particular use cases: a fully virtualized private PKI network and a connection to an external PQC-enabled server. Experimental results show that EaaS QRNG enables real-time entropy monitoring and quality assessment in cryptographic management systems, with negligible impact on TLS handshake time.
• Abstract（参考訳）: 量子技術が進歩するにつれて、暗号関連量子コンピュータ(CRQC)の能力により、一般的な暗号プロトコルのセキュリティがより脅威となる。 このシナリオでは、PQC(Post-Quantum Cryptography)が、既存のPublic Key Infrastructure(PKI)システムの寿命を延ばす潜在的な解決策となっている。 しかし、PQCプロトコルは、鍵生成およびカプセル化手順における高品質なランダム性に依存し、エントロピー源の品質はシステム全体のセキュリティに大きな影響を与える可能性がある。 本研究では,PQCベースのTransport Layer Security(TLS)を用いて,通信ネットワーク内にQRNG(Quantum Random Number Generation)デバイスを組み込むことが可能な概念実証を行う。 オープンソース暗号ライブラリと商用QRNGハードウェアを使用して、エントロピー・アズ・ア・サービス(EaaS)モデルを用いて、エントロピーソースとしての使用を実証する。 完全に仮想化されたプライベートPKIネットワークと外部PQC対応サーバへの接続の2つのユースケースを強調した。 実験結果から,EaaS QRNGはTLSハンドシェイク時間に無視できない影響を与えながら,リアルタイムのエントロピー監視と品質評価を可能にすることが示された。

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