論文の概要: The Inevitability of Side-Channel Leakage in Encrypted Traffic

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.14055v1
• Date: Sun, 15 Feb 2026 08:55:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-17 14:17:28.630827
• Title: The Inevitability of Side-Channel Leakage in Encrypted Traffic
• Title（参考訳）: 暗号化トラフィックにおけるサイドチャネルリークの回避可能性
• Authors: Guangjie Liu, Guang Chen, Weiwei Liu,
• Abstract要約: 効率優先のシステムでは、少なくとも1つのアプリケーションペアが識別可能である場合、リークは避けられないことを示す。 これにより、暗号化されたトラフィックサイドチャネルのための厳密な情報理論の基礎が確立される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.365496056967917
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The widespread adoption of TLS 1.3 and QUIC has rendered payload content invisible, shifting traffic analysis toward side-channel features. However, rigorous justification for why side-channel leakage is inevitable in encrypted communications has been lacking. This paper establishes a strict foundation from information theory by constructing a formal model \(Σ=(Γ,Ω)\), where \(Γ=(A,Π,Φ,N)\) describes the causal chain of application generation, protocol encapsulation, encryption transformation, and network transmission, while \(Ω\) characterizes observation capabilities. Based on composite channel structure, data processing inequality, and Lipschitz statistics propagation, we propose and prove the Side-Channel Existence Theorem: for distinguishable semantic pairs, under conditions including mapping non-degeneracy (\(\mathbb{E}[d(z_P,z_N)\mid X]\le C\)), protocol-layer distinguishability (expectation difference \(\ge\barΔ\)), Lipschitz continuity, observation non-degeneracy (\(ρ>0\)), and propagation condition (\(C<\barΔ/2L_\varphi\)), the mutual information \(I(X;Y)\) is strictly positive with explicit lower bound. The corollary shows that in efficiency-prioritized systems, leakage is inevitable when at least one application pair is distinguishable. Three factors determine the boundary: non-degeneracy constant \(C\) constrained by efficiency, distinguishability \(\barΔ\) from application diversity, and \(ρ\) from analyst capabilities. This establishes the first rigorous information-theoretic foundation for encrypted traffic side channels, providing verifiable predictions for attack feasibility, quantifiable benchmarks for defenses, and mathematical basis for efficiency-privacy tradeoffs.
• Abstract（参考訳）: TLS 1.3とQUICは広く採用されており、ペイロードの内容は目に見えず、トラフィック分析をサイドチャネル機能にシフトさせている。 しかし、暗号化通信においてサイドチャネルリークが避けられない理由について、厳密な正当化がなされている。 本稿では,アプリケーション生成,プロトコルカプセル化,暗号化変換,ネットワーク伝送の因果関係を記述した形式的モデルである \(Σ=(A,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\ ,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,i,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\ ,\,\,\,\,\,\といった。 合成チャネル構造、データ処理の不等式、リプシッツ統計の伝搬に基づいて、非退化性(\(\mathbb{E}[d(z_P,z_N)\mid X]\le C\))、プロトコル層識別性(Expectation difference \(\ge\barΔ\))、リプシッツ連続性(\(ρ>0\))、観測非退化性(\(C<\barΔ/2L_\varphi\))、伝搬条件(\(C<\barΔ/2L_\varphi\))、相互情報 \(I(X;Y)\) などの条件下で、区別可能なセマンティックペアに対するサイドチャネル存在定理を提案し、証明する。 結論は,少なくとも1つのアプリケーションペアが識別可能である場合,効率優先のシステムでは,リークは避けられないことを示している。 3つの要因が境界を決定する:非縮退定数 \(C\) は効率に制約され、差分可能性 \(\barΔ\) はアプリケーションの多様性から、分析能力から \(ρ\) は分析能力から決定される。 これにより、暗号化されたトラフィックサイドチャネルの厳密な情報理論の基礎が確立され、攻撃実現可能性の検証可能な予測、防衛のための定量ベンチマーク、効率とプライバシーのトレードオフのための数学的基礎を提供する。

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