論文の概要: Analysis of Post-Quantum Cryptography in User Equipment in 5G and Beyond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.17074v1
• Date: Tue, 22 Jul 2025 23:21:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-24 22:33:14.801472
• Title: Analysis of Post-Quantum Cryptography in User Equipment in 5G and Beyond
• Title（参考訳）: 5G以降のユーザ機器におけるポスト量子暗号の解析
• Authors: Sanzida Hoque, Abdullah Aydeger, Engin Zeydan, Madhusanka Liyanage,
• Abstract要約: 量子コンピューティングは、ポスト量子暗号(PQC)への移行につながった。 本稿では,ユーザ機器(UE)におけるNIST選択PQCアルゴリズムの5Gネットワーク上でのUE通信に対する実装と性能評価について述べる。 我々は、様々な暗号化構成とクライアント負荷の下で、ハンドシェイクレイテンシ、CPUおよびメモリ使用率、帯域幅、再送信率に基づいて性能を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.422409088453788
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The advent of quantum computing threatens the security of classical public-key cryptographic systems, prompting the transition to post-quantum cryptography (PQC). While PQC has been analyzed in theory, its performance in practical wireless communication environments remains underexplored. This paper presents a detailed implementation and performance evaluation of NIST-selected PQC algorithms in user equipment (UE) to UE communications over 5G networks. Using a full 5G emulation stack (Open5GS and UERANSIM) and PQC-enabled TLS 1.3 via BoringSSL and liboqs, we examine key encapsulation mechanisms and digital signature schemes across realistic network conditions. We evaluate performance based on handshake latency, CPU and memory usage, bandwidth, and retransmission rates, under varying cryptographic configurations and client loads. Our findings show that ML-KEM with ML-DSA offers the best efficiency for latency-sensitive applications, while SPHINCS+ and HQC combinations incur higher computational and transmission overheads, making them unsuitable for security-critical but time-sensitive 5G scenarios.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの出現は、古典的な公開鍵暗号システムのセキュリティを脅かし、量子後暗号(PQC)への移行を促す。 PQCは理論上は分析されているが、実際の無線通信環境における性能は未解明のままである。 本稿では,ユーザ機器(UE)におけるNIST選択PQCアルゴリズムの5Gネットワーク上でのUE通信に対する実装と性能評価について述べる。 5Gエミュレーションスタック(Open5GSとUERANSIM)とBoringSSLとLiboqsによるPQC対応TLS 1.3を用いて,現実的なネットワーク条件における鍵カプセル化機構とデジタルシグネチャ方式を検討した。 我々は、様々な暗号化構成とクライアント負荷の下で、ハンドシェイクレイテンシ、CPUおよびメモリ使用率、帯域幅、再送信率に基づいて性能を評価する。 SPHINCS+とHQCの組み合わせは高い計算および送信オーバーヘッドを発生させるため、セキュリティクリティカルだが時間に敏感な5Gシナリオには適さない。

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