論文の概要: IPsec based on Quantum Key Distribution: Adapting non-3GPP access to 5G Networks to the Quantum Era

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24426v1
• Date: Wed, 25 Mar 2026 15:36:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.363615
• Title: IPsec based on Quantum Key Distribution: Adapting non-3GPP access to 5G Networks to the Quantum Era
• Title（参考訳）: 量子鍵分布に基づくIPsec:5Gネットワークへの非3GPPアクセスを量子時代に適用する
• Authors: Asier Atutxa, Ane Sanz, Eire Salegi, Gaizka González, Jasone Astorga, Eduardo Jacob,
• Abstract要約: 5Gネットワークのマルチテクノロジーとヘテロジニアスの性質は、量子通信の導入を困難なシナリオにしている。 本稿では、QKDキーとIPsecトンネルを一体化して、5Gネットワークのための量子鍵分布(QKD)に基づくノン3GPPAアクセス機構の設計と開発について述べる。 その結果、認証とIPsecセキュリティアソシエーションの確立に必要な時間は、従来の暗号PSKベースのシステムより4.62%、証明書ベースのシステムより5.17%高速であることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The advent of quantum computing will pose great challenges to the current communication systems, requiring essential changes in the establishment of security associations in traditional architectures. In this context, the multi-technological and heterogeneous nature of 5G networks makes it a challenging scenario for the introduction of quantum communications. Specifically, 5G networks support the unification of non-3GPP access technologies (i.e. Wi-Fi), which are secured through the IPsec protocol suite and the Non-3GPP Interworking Function (N3IWF) entity. These mechanisms leverage traditional public key cryptography and Diffie-Hellman key exchange mechanisms, which should be updated to quantum-safe standards. Therefore, in this paper we present the design and development of a Quantum Key Distribution (QKD) based non-3GPP access mechanism for 5G networks, integrating QKD keys with IPsec tunnel establishment. Besides, we also demonstrate the feasibility of the system by experimental validation in a testbed with commercial QKD equipment and an open-source 5G core implementation. Results show that the time required to complete the authentication and IPsec security association establishment is 4.62% faster than traditional cryptography PSK-based systems and 5.17% faster than the certificate-based system, while ensuring Information-Theoretic Security (ITS) of the QKD systems.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの出現は、現在の通信システムに大きな課題をもたらし、従来のアーキテクチャにおけるセキュリティアソシエーションの確立に不可欠な変更を必要とする。 この文脈では、5Gネットワークのマルチテクノロジーとヘテロジニアスの性質により、量子通信の導入が困難なシナリオとなっている。 具体的には、5Gネットワークは、IPsecプロトコルスイートとN3IWF(Non-3GPP Interworking Function)エンティティを通じて保護されるノン3GPPアクセス技術(すなわちWi-Fi)の統合をサポートする。 これらのメカニズムは、従来の公開鍵暗号とDiffie-Hellman鍵交換機構を利用する。 そこで本研究では,QKDキーとIPsecトンネルを一体化して,量子鍵分布(QKD)に基づく5Gネットワークのためのノン3GPPアクセス機構の設計と開発について述べる。 さらに、商用QKD機器とオープンソースの5Gコア実装を用いたテストベッドにおいて、実験的な検証によりシステムの実現可能性を示す。 その結果、認証とIPsecセキュリティアソシエーションの確立に必要な時間は、従来の暗号PSKベースのシステムより4.62%、証明書ベースのシステムより5.17%速く、QKDシステムの情報理論セキュリティ(ITS)を保証することが示されている。

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