論文の概要: AmphiKey: A Dual-Mode Secure Authenticated Key Encapsulation Protocol for Smart Grid
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01701v1
- Date: Mon, 01 Sep 2025 18:21:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.818017
- Title: AmphiKey: A Dual-Mode Secure Authenticated Key Encapsulation Protocol for Smart Grid
- Title（参考訳）: AmphiKey: スマートグリッドのためのデュアルモードセキュアなキーカプセル化プロトコル
- Authors: Kazi Hassan Shakib, Muhammad Asfand Hafeez, Arslan Munir,
- Abstract要約: AmphiKeyは、古典的および量子的脅威に対してスマートグリッド通信を保護するように設計されている。
単一のフレームワーク内で2つの異なる運用モード – 認証モードと識別モード – を提供する。
主なコントリビューションは、セキュリティ強化、オプションの廃止、スマートグリッドインフラストラクチャのさまざまなニーズに適合した効率性を備えたフレキシブルなプロトコルの提供である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.382448805410091
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: AmphiKey, a dual-mode post-quantum/traditional (PQ/T) hybrid authenticated key exchange mechanism (AKEM) has been designed to secure smart grid communications against both classical and quantum threats. AmphiKey offers two distinct operational modes within a single framework: an Authenticated Mode and a Deniable Mode. The Authenticated Mode employs a blackbox approach, combining ephemeral ML-KEM-768 and X25519 with long-term Raccoon DSA keys to provide forward secrecy and strong, non-repudiable authenticity. This design achieves "OR" confidentiality, where security holds if either of the KEMs is unbroken, and robust "AND" authenticity. For the signature operation, it leverages the 'masking-friendly' Raccoon digital signature (DSA), which is specifically designed for side-channel attack resistance, though this protection is localized to the signing key and does not provide deniability. In contrast, Deniable Mode provides deniable authentication, preserving privacy. The protocol used ML-KEM-768 (AKEM-1), Ephemeral X25519 (AKEM-2), Raccoon-based DSA (Rac) (compared performance to ML-DSA-65), and the Ascon cipher to deliver its security guarantees. Key contributions include providing a flexible protocol with enhanced security, optional deniability, and efficiency adapted to the diverse needs of the smart grid infrastructure. We present a comprehensive performance evaluation on a heterogeneous testbed featuring a powerful server and client (AMD Ryzen 5) and a resource-constrained client (Raspberry Pi). In efficient Deniable mode, the full handshake completes in 0.15 ms on the server and 0.41 ms on the Raspberry Pi client. In contrast, the Authenticated Mode is bottlenecked by the client-side signature generation; the handshake takes 4.8 ms for the Raspberry Pi client to initiate and 0.84 ms for the server to verify.
- Abstract（参考訳）: 量子後/伝統的(PQ/T)ハイブリッド認証鍵交換機構(AKEM)であるAmphiKeyは、古典的および量子的脅威に対してスマートグリッド通信を保護するように設計されている。
AmphiKeyは、認証モード(Authenticated Mode)とデニブルモード(Deniable Mode)という、2つの異なる運用モードを単一のフレームワーク内で提供する。
認証モードはブラックボックス方式を採用し、短命のML-KEM-768とX25519と長期のRacoon DSAキーを組み合わせて、前方の機密性と強力な信頼性を提供する。
この設計では、KEMのどちらかが壊れていない場合にセキュリティが保持され、堅牢な"AND"認証が達成される。
署名操作には「マスキングフレンドリー」なラクーンデジタルシグネチャ(DSA)を利用するが、この保護は署名キーにローカライズされ、識別性を提供しない。
対照的に、Deniable Modeは識別可能な認証を提供し、プライバシを保存する。
このプロトコルはML-KEM-768 (AKEM-1)、Ephemeral X25519 (AKEM-2)、RacoonベースのDSA (Rac)(ML-DSA-65と同等の性能)、Ascon暗号を使用してセキュリティを保証した。
主なコントリビューションは、セキュリティ強化、オプションの廃止、スマートグリッドインフラストラクチャのさまざまなニーズに適合した効率性を備えたフレキシブルなプロトコルの提供である。
本稿では、強力なサーバとクライアント(AMD Ryzen 5)とリソース制約のあるクライアント(Raspberry Pi)を備えた異種テストベッド上での総合的な性能評価を行う。
効率的なデニブルモードでは、フルハンドシェイクはサーバで0.15ミリ秒、Raspberry Piクライアントで0.41ミリ秒で完了する。
一方、認証モードはクライアント側のシグネチャ生成によってボトルネックになり、ハンドシェイクはRaspberry Piクライアントの起動に4.8ms、サーバの検証には0.84msを要する。
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