論文の概要: Zirah: A Post-Quantum True Random Number Generator Hardware Signer With an Avalanche Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.08200v1
• Date: Thu, 05 Nov 2026 15:54:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-07 04:55:13.567777
• Title: Zirah: A Post-Quantum True Random Number Generator Hardware Signer With an Avalanche Noise
• Title（参考訳）: Zirah:アバランシェノイズ付きポスト量子乱数発生器ハードウェアシグナー
• Abstract要約: Zirahは、STM32F407マイクロコントローラを中心に開発されたハードウェアシグナである。 その目的は、安価なハードウェア上で、量子後署名キーが露出し、それを保護するものを見つけることである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Zirah is a hardware signer built around an STM32F407 microcontroller, and its purpose is to find out, on inexpensive hardware, where a post-quantum signing key is exposed and what actually protects it. The device draws every random bit from a reverse-biased 2N3904 junction in avalanche breakdown, amplified by an LM358 and screened by SP 800-90B health tests, computes ML-DSA-65 (FIPS 204, hedged) on the STM32 with two-share arithmetic masking of the secret-key multiplications, and adds ECDSA P-256 from an ATECC608 secure element over the same digest, once a person has matched an eight-digit digest prefix on its OLED with the PC and pressed a button. A desktop application and a command-line tool drive the board and verify its output, and because only a 32-byte manifest digest reaches the device, it signs files of any type and size, returning signed copies for PDF, Office Open XML, ZIP, PNG and JPEG files and detached records for every other format. NIST's SP 800-90B tool rejected the IID assumption for 1,000,000 raw samples and assessed 6.898 bits of min-entropy per byte on the non-IID track, against the 1 bit the firmware credits, while spectral lines near 116 Hz that hold about 5 % of the variance remain unexplained. At 168 MHz the masked signature took a median of 157 ms over 20 runs and a complete signing operation under 0.8 s, and the signer matched the pq-crystals reference in 1,976 checks natively and on an emulated Cortex-M4. The ATECC608 can neither store the 4,032-byte ML-DSA-65 key nor compute with it, so that key sits in ordinary flash behind readout protection, and on an earlier board, before that protection was enabled, a debugger copied it out and the copy produced a valid ML-DSA-65 signature without the device, although the leakage results come from an instruction-level emulator and nothing here is certified.
• Abstract（参考訳）: Zirahは、STM32F407マイクロコントローラを中心に構築されたハードウェアシグナーで、安価なハードウェア上で、量子後署名キーが露出し、実際に何を保護するかを見つけることを目的としている。 STM32のML-DSA-65(FIPS 204, hedged)を計算し、秘密鍵の乗算を二桁の算術マスクで計算し、同じダイジェスト上にATECC608のセキュアな要素からECDSA P-256を付加する。 デスクトップアプリケーションとコマンドラインツールがボードを駆動し、その出力を検証する。32バイトのマニフェストダイジェストしかデバイスに届かないため、どんなタイプとサイズのファイルにも署名し、PDF、Office Open XML、ZIP、PNG、JPEGファイルの署名されたコピーを返却し、他のフォーマットのレコードを削除します。 NISTのSP 800-90Bツールは、1000,000のサンプルに対するIDIの仮定を拒否し、非IIDトラック上の6.898ビットのミンエントロピーをファームウェアクレジットの1ビットに対して評価した。 168MHzでは、マスク付きシグネチャは20回のランで157ms、0.8秒以下で完全なシグネチャ操作を行い、シグネチャは1,976回のチェックとエミュレートされたCortex-M4でpq-crystals参照と一致した。 ATECC608は4,032バイトのML-DSA-65キーを格納も計算もできないため、キーはリードアウト保護の裏側にある通常のフラッシュに置かれ、以前のボードでは、その保護が有効になる前にデバッガがそれをコピーし、コピーはデバイスなしで有効なML-DSA-65シグネチャを生成する。

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