論文の概要: Experimental Evaluation of Post-Quantum Homomorphic Encryption for Privacy-Preserving V2X Communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.02461v1
- Date: Mon, 04 Aug 2025 14:28:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 13:21:23.131913
- Title: Experimental Evaluation of Post-Quantum Homomorphic Encryption for Privacy-Preserving V2X Communication
- Title（参考訳）: プライバシー保護V2X通信のためのポスト量子同型暗号化の実験的検討
- Authors: Abdullah Al Mamun, Kyle Yates, Antsa Rakotondrafara, Mashrur Chowdhury, Ryann Cartor, Shuhong Gao,
- Abstract要約: ホモモルフィック暗号化(HE)は、基盤となるコンテンツを明らかにすることなく、暗号化されたデータの計算を可能にする、有望なソリューションを提供する。
本研究は、量子後安全な3つのHEスキームに関する実世界の実験評価である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.156940246278584
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Intelligent Transportation Systems (ITS) fundamentally rely on vehicle-generated data for applications such as congestion monitoring and route optimization, making the preservation of user privacy a critical challenge. Homomorphic Encryption (HE) offers a promising solution by enabling computation on encrypted data without revealing underlying content. This study presents the first real-world experimental evaluation of three post-quantum secure HE schemes, i.e., Brakerski-Fan-Vercauteren (BFV), Brakerski-Gentry-Vaikuntanathan (BGV), and Cheon-Kim-Kim-Song (CKKS), for vehicular communication scenarios. Two representative privacy-preserving use cases are considered: encrypted vehicle counting and average speed aggregation. Experiments are conducted over both Wi-Fi and Ethernet to assess performance under wireless and wired vehicle-to-everything (V2X) settings. Results show that BFV and BGV are suitable for latency-tolerant applications such as intersection monitoring and regional traffic analysis, with total end-to-end latencies under 10 seconds. While CKKS experiences higher overhead, it remains viable for periodic encrypted aggregation of numerical data. The experimental results demonstrate that HE can be feasibly deployed in ITS environments under 128-bit post-quantum security, provided that scheme-specific latency constraints are considered. This reinforces its potential to serve as a foundational tool for secure and privacy-preserving V2X data processing.
- Abstract（参考訳）: インテリジェントトランスポーテーションシステム(ITS)は、渋滞監視やルート最適化などのアプリケーションにおいて、車生成データに基本的に依存しているため、ユーザのプライバシの保存が重要な課題である。
ホモモルフィック暗号化(HE)は、基盤となるコンテンツを明らかにすることなく、暗号化されたデータの計算を可能にする、有望なソリューションを提供する。
本研究は,BFV(Brakerski-Fan-Vercauteren),BGV(Brakerski-Gentry-Vaikuntanathan),CKKS(Cheon-Kim-Kim-Song)の3つのセキュアなHEスキームの実際の評価を行った。
暗号化された車両カウントと平均速度アグリゲーションの2つの代表的なプライバシ保存ユースケースが検討されている。
無線および有線車両間通信(V2X)設定下での性能を評価するため、Wi-Fiとイーサネットの両方で実験が行われた。
その結果,BFVとBGVは交差監視や地域交通分析などのレイテンシ耐性に適しており,終端レイテンシは10秒以下であることがわかった。
CKKSは高いオーバーヘッドを経験するが、数値データの定期的な暗号化アグリゲーションには有効である。
実験結果から,HEは128ビット後のセキュリティ下でITS環境に展開可能であることを示し,スキーム固有の遅延制約が考慮されている。
これにより、V2Xデータ処理の安全性とプライバシ保護のための基盤ツールとして機能する可能性を強化している。
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