論文の概要: Diamond: Design and Implementation of Breach-Resilient Authenticated Encryption Framework For Internet of Things
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.00353v1
- Date: Thu, 01 Jan 2026 14:14:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-05 15:04:33.394424
- Title: Diamond: Design and Implementation of Breach-Resilient Authenticated Encryption Framework For Internet of Things
- Title（参考訳）: Diamond:モノのインターネットのためのブレッハ耐性認証暗号化フレームワークの設計と実装
- Authors: Saif E. Nouma, Gokhan Mumcu, Attila A. Yavuz,
- Abstract要約: 最初に証明可能なセキュアなフォワードセキュリティとアグリゲート認証暗号化(FAAE)フレームワークであるDiamondを紹介します。
Diamondは、償却済みのオフライン前処理(最大47%)を大幅に削減し、エンドツーエンドのレイテンシーのオーダー・オブ・ダウンを実現する。
64ビットARM Cortex-A72,32ビットARM Cortex-M4,8ビットアーキテクチャによる評価の結果,DiamondはFAAEの変種を一貫して上回っていることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1788684008907848
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Resource-constrained Internet of Things (IoT) devices, from medical implants to small drones, must transmit sensitive telemetry under adversarial wireless channels while operating under stringent computing and energy budgets. Authenticated Encryption (AE) is essential for ensuring confidentiality, integrity, and authenticity. However, existing lightweight AE standards lack forward-security guarantees, compact tag aggregation, and offline-online (OO) optimizations required for modern high-throughput IoT pipelines. We introduce Diamond, the first provable secure Forward-secure and Aggregate Authenticated Encryption (FAAE) framework that extends and generalizes prior FAAE constructions through a lightweight key evolution mechanism, an OO-optimized computation pipeline, and a set of performance-tiered instantiations tailored to heterogeneous IoT platforms. Diamond substantially reduces amortized offline preprocessing (up to 47%) and achieves up to an order-ofmagnitude reduction in end-to-end latency for large telemetry batches. Our comprehensive evaluation across 64-bit ARM Cortex-A72, 32-bit ARM Cortex-M4, and 8-bit AVR architectures confirms that Diamond consistently outperforms baseline FAAE variants and NIST lightweight AE candidates across authenticated encryption throughput and end-to-end verification latency while maintaining compact tag aggregation and strong breach resilience. We formally prove the security of Diamond and provide two concrete instantiations optimized for compliance and high efficiency. Our open-source release enables reproducibility and seamless integration into IoT platforms.
- Abstract（参考訳）: 医療用インプラントから小型ドローンまで、リソースに制約のあるIoT(Internet of Things)デバイスは、厳格なコンピューティングとエネルギー予算の下で運用されている間、敵の無線チャネルの下で機密的なテレメトリを送信しなければならない。
認証暗号化(AE)は、機密性、完全性、認証を保証するために不可欠である。
しかしながら、既存の軽量AE標準には、フォワードセキュリティ保証、コンパクトタグアグリゲーション、モダンな高スループットIoTパイプラインに必要なオフラインオンライン(OO)最適化が欠如している。
このフレームワークは、軽量なキー進化機構、OO最適化計算パイプライン、異種IoTプラットフォームに適したパフォーマンス階層のインスタンス化セットを通じて、以前のFAAE構造を拡張し、一般化します。
ダイアモンドは、償却されたオフライン前処理(最大47%)を大幅に削減し、大規模なテレメトリバッチのエンドツーエンドのレイテンシーのオーダー・オブ・マグニチュード削減を実現する。
64ビットのARM Cortex-A72、32ビットのARM Cortex-M4、および8ビットのAVRアーキテクチャに対する包括的な評価では、Diamondは、認証された暗号化スループットとエンドツーエンドの検証レイテンシにまたがって、ベースラインのFAAEとNISTの軽量なAE候補を一貫して上回っており、コンパクトなタグアグリゲーションと強力な侵入レジリエンスを維持しています。
我々はダイアモンドの安全性を正式に証明し、コンプライアンスと高効率に最適化された2つの具体的なインスタンスを提供する。
当社のオープンソースリリースは、IoTプラットフォームへの再現性とシームレスな統合を可能にしています。
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