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量子物理

arXiv:2507.00658 (quant-ph)
[提交于 2025年7月1日 ]

标题: 量子随机数生成器与后量子密码算法的集成

标题: Integration of quantum random number generators with post-quantum cryptography algorithms

Authors:Paula Alonso Blanco, Luis Trigo Vidarte, Marc Romeu Casas, José Ramón Martínez Saavedra, Fernando de la Iglesia, Jordi Mur-Petit, Valerio Pruneri
摘要: 随着量子技术的进步,密码学相关的量子计算机(CRQCs)的能力对流行密码协议的安全性构成了更大的威胁。 在这种情况下,后量子密码学(PQC)已成为延长现有公钥基础设施(PKI)系统寿命的潜在解决方案。 然而,PQC协议在密钥生成和封装过程中依赖于高质量的随机性,熵源的质量可能对整个系统的安全性产生深远影响。 在本工作中,我们展示了一个概念验证,通过基于PQC的传输层安全协议(TLS)在通信网络中集成量子随机数生成(QRNG)设备。 使用开源密码库和商用QRNG硬件,我们通过熵即服务(EaaS)模型演示了它们作为熵源的使用。 我们强调了两个特定的用例:一个完全虚拟化的私有PKI网络和与外部支持PQC的服务器的连接。 实验结果表明,EaaS QRNG能够在密码管理系统中实现实时熵监测和质量评估,对TLS握手时间的影响可以忽略不计。
摘要: As quantum technologies advance, the security of popular cryptographic protocols becomes more threatened by the capabilities of Cryptographically Relevant Quantum Computers (CRQCs). In this scenario, Post-Quantum Cryptography (PQC) has become a potential solution to prolong the life of existing Public Key Infrastructure (PKI) systems. However, PQC protocols depend on high-quality randomness for key generation and encapsulation procedures, with the quality of the entropy source potentially having a profound impact on the security of the overall system. In this work, we demonstrate a proof-of-concept enabling the incorporation of Quantum Random Number Generation (QRNG) devices within communication networks using PQC-based Transport Layer Security (TLS).Using open-source cryptographic libraries and commercial QRNG hardware, we demonstrate their use as entropy sources via an Entropy-as-a-Service (EaaS) model. We highlight two particular use cases: a fully virtualized private PKI network and a connection to an external PQC-enabled server. Experimental results show that EaaS QRNG enables real-time entropy monitoring and quality assessment in cryptographic management systems, with negligible impact on TLS handshake time.
评论: 5页,4图
主题: 量子物理 (quant-ph)
引用方式: arXiv:2507.00658 [quant-ph]
  (或者 arXiv:2507.00658v1 [quant-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.00658
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Luis Trigo Vidarte [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 1 日 10:56:39 UTC (550 KB)
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