Hybrid Schemes of NIST Post-Quantum Cryptography Standard Algorithms and Quantum Key Distribution for Key Exchange and Digital Signature
本研究结合NIST标准化后量子密码算法与量子密钥分发,提出包含密钥交换和数字签名的混合安全方案,通过熵值、分布特性、计算耗时等指标验证了方案的可行性,构建了双层安全模型。
2025-09-30 cs.CR cs.PF quant-ph
NIST Post-Quantum Cryptography Standard Algorithms Based on Quantum Random Number Generators
Chunghwa Telecom Laboratories(中華電信實驗室)
本文提出基于量子随机数生成器的后量子密码算法,旨在提升对抗量子计算攻击的安全性,通过评估六种QRNG的性能,为未来PQC系统部署提供参考数据。
2025-07-24 cs.CR cs.PF quant-ph
Cryptocurrencies in the Quantum Age: Migration Paths to PQC
Terra Quantum AG
本研究针对量子计算机对依赖椭圆曲线密码学的区块链的威胁,分析比特币、以太坊等平台的量子漏洞与攻击类型,提出含NIST标准签名在内的后量子安全迁移策略。
2026-08-25 cs.CR
PQC-LEO: An Evaluation Framework for Post-Quantum Cryptographic Algorithms
Edinburgh Napier University(爱丁堡纳皮尔大学);GHI(6GHI)
PQC-LEO框架用于评估后量子密码算法在x86和ARM架构上的性能差异,揭示了不同架构下PQC算法的性能表现。
2026-03-06 cs.CR
Evaluating Post-Quantum Cryptography on Embedded Systems: A Performance Analysis
针对资源受限嵌入式通信系统缺乏标准化 PQC 性能研究的问题,本文将 PQC 集成到嵌入式 TLS 服务器与客户端,并比较其相对非 PQC 方案的性能开销。
2024-09-09 cs.CR
Quantum-Resistant Cryptography
抗量子密码学是一种密码学,旨在提供即使构建了大规模容错量子计算机也仍然安全的密码功能和协议。NIST即将在其后量子密码学(PQC)标准化中宣布首批选定的公钥密码学算法,该标准化是目前抗量子密码学领域最重要的努力。本报告为尚未深入了解抗量子密码学的安全专家提供了概述。它调查了量子计算机的计算模型;影响密码学的量子算法;正在建造的加密相关量子计算机(CRQC)的风险;在CRQC存在的情况下对称和公钥密码学的安全性; NIST PQC标准化工作;向抗量子公钥密码学的迁移;量子密钥分发作为传统密码学补充的相关性;以及量子随机数发生器作为当前硬件随机数发生器的补充的相关性。
2021-12-01 cs.CR
A 333.9uW 0.158mm$^2$ Saber Learning with Rounding based Post-Quantum Crypto Accelerator
美国国家标准与技术研究所(NIST)目前正在进行一项为期多年的标准化程序,以选择未来使用的量子安全或后量子加密方案。Saber是唯一进入第三轮决赛的基于LWR的算法。这项工作提出了一个Saber ASIC,它提供了1.37倍的功率效率,1.75倍的低面积,和4倍的内存实现w.r.t.其他SoA PQC ASIC高能耗乘法器模块的能效是SoA的1.5倍。
2022-07-03 cs.AR cs.CR
Empowering Mobile Networks Security Resilience by using Post-Quantum Cryptography
Federal University of Uberlândia (UFU)(乌贝兰迪亚联邦大学);Federal University of Viçosa (UFV)(维索萨联邦大学);University of Minho (UMinho)(米尼奥大学)
本文研究了在5G核心网络中集成后量子密码学以应对量子威胁,通过实验比较三种部署方案,发现PQC增加了约54ms的端到端延迟,但保持了低方差,展示了非干扰的迁移路径。
2026-03-30 cs.CR
LLM4PQC - Accurate and Efficient Synthesis of PQC Cores by Feedback-Driven LLMs
NYU Tandon School of Engineering(纽约大学坦登工程学院);NYU Abu Dhabi(阿布扎比纽约大学)
LLM4PQC通过反馈驱动的LLM实现PQC核心的高效准确合成,减少手动工作量并加速设计探索。
2026-03-08 cs.CR
Energy Consumption Framework and Analysis of Post-Quantum Key-Generation on Embedded Devices
针对后量子密码迁移中的能耗问题,提出在Raspberry Pi上测量PQC密钥生成能耗的框架,结合传统方法与ML-KEM算法,基于OpenSSL库实现。
2025-05-22 cs.CR
Near Threshold Computation of Partitioned Ring Learning With Error (RLWE) Post Quantum Cryptography on Reconfigurable Architecture
针对基于FPGA的RLWE硬件加速器功耗较高的问题,提出按子组件关键路径分集群、为不同FPGA分区配置对应偏置电压的近阈值计算方案,有效降低功耗且资源占用和吞吐量更优。
2024-05-14 cs.AR cs.CR
REPQC: Reverse Engineering and Backdooring Hardware Accelerators for Post-quantum Cryptography
本文提出REPQC,一种自动化逆向工程算法,用于在后量子密码硬件加速器中识别Keccak哈希操作并植入隐蔽硬件木马,以Dilithium为例,仅增加0.1%布局密度即可实现后门,且不影响性能。
2024-03-14 cs.CR
Error Detection Schemes for Barrett Reduction of CT-BU on FPGA in Post Quantum Cryptography
针对后量子密码Kyber硬件实现易受故障注入攻击的问题,提出三种基于重计算的Barrett约简故障检测方法,其中新算法RESWO延迟更低且三者检测效率均接近100%。
2025-09-04 cs.AR cs.CR
An Evaluation of the State-of-the-Art Software and Hardware Implementations of BIKE
NIST正在进行后量子密码系统的标准化过程,即,密码系统抵抗传统和量子计算机的攻击,因此可以替代传统的公钥密码学解决方案,预计在未来几十年内量子计算机将打破传统的公钥密码学解决方案。这份手稿提供了一个概述和比较现有的国家的最先进的实现的BIKE QC-MDPC代码为基础的后量子KEM,在NIST的PQC标准化过程中的候选人。我们考虑软件,硬件和混合硬件软件实现和评估其性能,硬件的,其资源利用率。
2022-12-20 cs.AR cs.CR
Hardware-Software Co-Design of BIKE with HLS-Generated Accelerators
为了减轻量子计算机的安全威胁,NIST正在进行一项标准化后量子密码系统的过程,旨在评估其安全性并加快其在生产场景中的采用。已经为每个候选者提出了几种硬件和软件实现,而只有少数目标是具有CPU和FPGA的异构平台。本文提出了一种适用于嵌入式平台的BIKE硬件/软件协同设计方案,该方案同时采用了CPU和小型FPGA,并采用了高级综合(HLS)来及时提供硬件加速器。与针对性能优化的HLS加速器的最先进的解决方案相比,所提出的解决方案针对在嵌入式系统的异构平台中实现的小型FPGA。与BIKE的纯软件执行相比,在整个Xilinx Zynq-7000系列的片上系统上收集的实验结果突出了Z-7010上的1.37倍到Z-7020上的2.78倍的性能加速。
2023-01-06 cs.AR cs.CR
Fuzzing+Hardware Performance Counters-Based Detection of Algorithm Subversion Attacks on Post-Quantum Signature Schemes
NIST正在标准化后量子密码学(PQC)算法,这些算法对量子计算机的计算能力具有弹性。过去的作品显示恶意颠覆加密软件(算法颠覆攻击),削弱了实现。我们表明,PQC数字签名代码可以被颠覆,与以前报道的有缺陷的实现,生成可验证的,但不太安全的签名,证明了这种攻击的风险。由于所有处理器都具有内置的硬件性能计数器(HPC),因此存在提出使用HPC指纹对软件进行基于低成本机器学习(ML)的完整性检查的大量工作。然而,这种基于HPC的方法可能无法检测PQC码的颠覆。当应用于PQC代码时,极小百分比的定性输入将此准确度提高到98%。我们提出灰盒模糊作为预处理步骤,以获得输入,以帮助基于HPC的方法。
2022-03-13 cs.CR cs.ET cs.SE
FIPS Compliant Quantum Secure Communication using Quantum Permutation Pad
针对量子计算威胁,本文提出嵌套模式使TLS 1.3支持量子安全数据,符合FIPS标准,并用量子置换垫加密数据,性能损失小于10%。
2023-12-28 cs.CR quant-ph
Performance Analysis and Deployment Considerations of Post-Quantum Cryptography for Consumer Electronics
针对量子计算对消费电子的安全威胁,本文跨平台对比主流后量子密码与传统密码的性能,基于实测数据为不同消费电子场景提供PQC部署建议。
2025-06-12 cs.CR cs.PF
MQTT Across a Raspberry Pi 5 IoT Network Utilizing Quantum-resistant Signature Algorithms
Cleveland State University(克利夫兰州立大学)
研究在Raspberry Pi 5物联网网络中部署抗量子签名算法,采用NIST选定的FALCON数字签名方案,评估轻量级硬件上格基抗量子加密的性能与实用性。
2026-05-13 cs.CR
PQ-CAN: A Framework for Simulating Post-Quantum Cryptography in Embedded Systems
University of Padova(帕多瓦大学)
PQ-CAN框架用于模拟PQC算法在嵌入式系统中的性能和开销,评估其在汽车通信中的可行性和局限性。
2025-04-14 cs.CR
Performance Analysis and Industry Deployment of Post-Quantum Cryptography Algorithms
本研究分析NIST标准化的Kyber和Dilithium后量子算法的性能,证明其优于RSA和ECDSA,并探讨电信部署中的挑战与策略。
2025-03-31 cs.CR
A Statistical Verification Method of Random Permutations for Hiding Countermeasure Against Side-Channel Attacks
本文提出基于Fisher-Yates洗牌的随机置换统计验证方法,通过引入n阶置换概念,确保隐藏对策实现的高效性与可靠性,以抵御侧信道攻击。
2023-11-15 cs.CR
Simple Power Analysis of Polynomial Multiplication in HQC
Faculty of Information Technology, Czech Technical University in Prague(布拉格捷克理工大学信息技术学院)
本文提出了一种针对HQC的简单功耗分析攻击,通过分析多项式乘法过程中的功耗泄漏,实现了高成功率的攻击,并提出相应的防护措施。
2026-01-12 cs.CR
Future-Proofing Cloud Security Against Quantum Attacks: Risk, Transition, and Mitigation Strategies
University of Montreal(蒙特利尔大学);York University(约克大学)
本文分析云安全面临的量子威胁,提出跨九层架构的防护策略,涵盖风险评估、过渡策略及具体缓解措施,为云架构师和政策制定者提供指导。
2026-04-12 cs.CR
Complexity of Post-Quantum Cryptography in Embedded Systems and Its Optimization Strategies
针对量子计算威胁下传统密码的脆弱性,本文分析嵌入式系统中后量子密码(PQC)的硬件复杂度,分类算法家族并提出优化策略,还对比了CRYSTALS-Kyber与McEliece的计算复杂度。
2025-04-18 cs.CR
QORE : Quantum Secure 5G/B5G Core
本文提出QORE框架,利用NIST标准化的ML-KEM和ML-DSA算法及混合PQC配置,实现5G/B5G核心网向抗量子密码的平滑迁移,实验证明性能开销小,满足运营商级要求。
2025-10-22 cs.CR cs.DC cs.NI
A Comparative Study of Hybrid Post-Quantum Cryptographic X.509 Certificate Schemes
Chunghwa Telecom Laboratories(中華電信研究所)
本文比较了多种混合后量子密码X.509证书方案,评估其在证书大小、计算效率和迁移可行性等方面的适用性。
2025-10-30 cs.CR
Algorithmic Security is Insufficient: A Comprehensive Survey on Implementation Attacks Haunting Post-Quantum Security
本综述探讨了后量子密码(PQC)算法面临的侧信道攻击(SCA)威胁及其对策,指出仅靠算法安全性不足以应对实现攻击,并提供了PQC研究的最新进展与未来愿景。
2023-05-22 cs.CR
When Security Meets Usability: An Empirical Investigation of Post-Quantum Cryptography APIs
Royal Melbourne Institute of Technology(皇家墨尔本理工大学);University of Moratuwa(莫拉图瓦大学);ExeQuantum
通过实证评估开发者与后量子密码学API的交互,识别影响可用性的认知因素,并提出改进建议以促进PQC的采用。
2026-02-16 cs.CR cs.HC cs.SE
Hybrid Scheme of Post-Quantum Cryptography and Elliptic-Curve Cryptography for Certificates -- A Case Study of Security Credential Management System in Vehicle-to-Everything Communications
针对V2X通信SCMS面临的量子攻击威胁及现有PQC算法的性能缺陷,提出PQC与ECC混合证书方案,经实地测试验证并对比多种方案性能,为V2X产业提供抗量子的实用证书解决方案。
2025-01-13 cs.CR
Post-Quantum Cryptography Migration in Australian Real-Time Payment Infrastructure: A Monte Carlo Simulation Study of the New Payments Platform
School of IT and Engineering, Melbourne Institute of Technology (MIT Melbourne)(墨尔本理工大学IT与工程学院)
本文通过蒙特卡洛模拟研究澳大利亚NPP的PQC迁移,发现ML-DSA和Falcon算法满足SLA要求,推荐NPP和SWIFT采用ML-DSA-65搭配ML-KEM-768,带内受限场景用Falcon-512。
2026-08-28 cs.CR cs.PF
A Survey of Post-Quantum Cryptography Support in Cryptographic Libraries
本文综述了九个主流开源密码学库对 NIST 后量子密码算法的支持现状,揭示各库就绪程度不一,并强调需加强研究、标准化与协同采用以应对量子威胁。
2025-08-22 cs.CR cs.NI
PQC Validator: Validating Post-Quantum Readiness in Cloud-Native 5G Core Networks
coRAN Labs Private Limited(coRAN实验室私人有限公司);Ramanujan College, University of Delhi(德里大学拉马努金学院)
本文提出PQC Validator框架,用于验证云原生5G核心网络的后量子安全,通过多层组件确保PQ密码学的合规性和鲁棒性。
2026-05-02 cs.CR
Analysis of Post-Quantum Cryptography in User Equipment in 5G and Beyond
本文在5G仿真环境中评估NIST抗量子密码算法在UE间通信的性能,发现ML-KEM与ML-DSA组合最适合延迟敏感应用,而SPHINCS+和HQC开销过高。
2025-07-22 cs.CR cs.NI cs.PF
A Zero-Knowledge Signature Framework for Efficient Post-Quantum Message Authentication in Cooperative Automated Driving
COSIC, KU Leuven(KU鲁汶大学COSIC)
本文提出ZKS-PQC零知识签名框架,通过用零知识证明替代后量子签名的完整认证材料,大幅减少V2X通信开销,为CAV系统提供实用的抗量子消息认证迁移策略。
2026-10-09 cs.CR
Assessing and Enhancing Quantum Readiness in Mobile Apps
本研究通过分析超4000个Android应用发现其普遍依赖易受量子攻击的密码算法且缺乏PQC采用,并评估了主流LLM在自动化密码迁移中的表现,指出LLM虽能完成简单哈希替换但无法实现PQC升级,凸显了结构化指导的必要性。
2025-06-01 cs.CR cs.SE
Enhancing Transportation Cyber-Physical Systems Security: A Shift to Post-Quantum Cryptography
本文分析交通信息物理系统在量子攻击下的密码脆弱性,评估NIST标准化抗量子密码方案(如CRYSTALS-Kyber)的适用性与性能,指出其在安全关键无线场景中的延迟挑战,并提出轻量级与混合PQC方案作为未来方向。
2024-11-20 cs.CR
From Finite Enumeration to Universal Proof: Ring-Theoretic Foundations for PQC Hardware Masking Verification
Verdict Security;Faculty of Engineering, Ain Shams University(艾因夏姆斯大学工程学院)
本文提出首个机器验证的通用证明,证明了环论中的r-自由子定理,为PQC硬件掩码验证提供了自然抽象层。
2026-04-22 cs.CR
Performanz Evaluation von PQC in TLS 1.3 unter variierenden Netzwerkcharakteristiken
量子计算机可以在几年内使用Shor的算法打破目前使用的非对称加密方案。它们被用于许多协议和应用程序中,以确保真实性和密钥协商,迫切需要量子安全的替代品。因此,NIST启动了标准化进程。这需要进行深入的评价,也需要对业绩和可整合性进行评价。在这里,集成到TLS 1.3中起着重要的作用,因为它用于90%的互联网连接。在目前的工作中,在TLS 1.3握手过程中的量子安全密钥交换算法进行了审查。重点是专用的网络参数,如传输速率或数据包丢失的影响,以获得有关相应的网络条件下的算法的适用性的见解。为了实现,Paquin等人的框架被扩展以模拟网络场景并捕获选定算法的握手持续时间。结果表明,评估的候选人Kyber,Saber和NTRU以及替代NTRU总理有一个非常好的整体性能和部分削弱握手时间的经典ECDH。选择更高的安全级别或混合变体在这里没有显著差异。FrodoKEM、SIKE、HQC或BIKE等替代方案则不是这种情况,这些替代方案具有各自的缺点,并且其各自的性能根据安全级别和混合实现而变化很大。这对于数据密集型算法FrodoKEM尤其如此。一般来说,在选择方案和变型时,应考虑当时的网络特性。此外,很明显,握手的性能受到诸如TCP机制或MTU之类的外部因素的影响,如果适当地配置,则可以补偿由于PQC而导致的可能的缺点。
2023-03-27 cs.CR cs.NI
Are Enterprises Ready for Quantum-Safe Cybersecurity?
本文从技术、企业和威胁行为者视角评估量子安全迁移准备,结合标准、调查与威胁情报及 SWOT 分析,指出企业准备普遍不足并提出加密敏捷性等行动建议。
2025-09-01 cs.CR
Post-quantum Federated Learning: Secure And Scalable Threat Intelligence For Collaborative Cyber Defense
Faculty of Engineering and Technology, Sri Sri University(斯里斯里大学工程与技术学院);Cisco Systems Inc(思科系统公司);Dell Inc.(戴尔公司)
本研究提出基于后量子密码学的量子安全联邦学习框架,通过模拟量子攻击揭示传统FL的漏洞,并在医疗联盟案例中验证了其在威胁情报共享中的安全性和有效性。
2026-03-08 cs.CR
Fresh Masking Makes NTT Pipelines Composable: Machine-Checked Proofs for Arithmetic Masking in PQC Hardware
Verdict Security;Faculty of Engineering, Ain Shams University(艾因夏姆斯大学工程学院)
本文通过机器验证证明,新鲜掩码确保NTT流水线在安全性和可组合性方面的有效性,解决了传统掩码方法在PQC硬件中的局限性。
2026-04-25 cs.CR
A High-Performance Curve25519 and Curve448 Unified Elliptic Curve Cryptography Accelerator
提出支持Curve25519与Curve448的统一椭圆曲线密码硬件加速器,通过并行处理大整数乘法、重构Montgomery Ladder及利用素数域特性优化性能,ASIC实现创下10.38μs/54.01μs延迟记录。
2025-04-07 cs.CR
Combining Post-Quantum Cryptography and Quantum Key Distribution: Taxonomy, Constructions, Proofs, Standards, Deployments and Open Problems
College of Science and Engineering, Qatar University(卡塔尔大学科学与工程学院);Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University(哈马德·本·哈利法大学科学与工程学院量子计算中心)
本文提出后量子密码学(PQC)与量子密钥分发(QKD)结合的分类法,对比相关协议,分析安全论证,汇总部署证据与标准,梳理开放问题,为混合方案的研究与应用提供参考。
2026-10-13 cs.CR
Peregrino: A Full-Hardware Accelerator for the Complete Falcon Post-Quantum Digital Signature Scheme on Resource-Constrained Edge Devices
Universidad Politécnica de Madrid(马德里理工大学)
针对Falcon后量子签名在硬件实现的难题,提出Peregrino加速器,用HDL从零设计完整方案,以模拟浮点适配无FPU边缘设备,资源占用大幅低于HLS方案,性能提升显著。
2026-09-28 cs.AR cs.CR
Assessing the Impact of Post-Quantum Digital Signature Algorithms on Blockchains
PUCRS(天主教巴西利亚大学);UNIPAMPA(巴伊亚联邦大学帕姆帕校区);IFRS(南里奥格兰德联邦学院)
本文提出评估PQC和传统加密算法在区块链中的性能方法,发现PQC在高安全级别下优于ECDSA,且在低安全级别下开销较小。
2025-10-10 cs.CR cs.ET cs.PF
Enhancing Quantum Security over Federated Learning via Post-Quantum Cryptography
The University of North Carolina at Chapel Hill(北卡罗来纳大学教堂山分校);The University of Pittsburgh(匹兹堡大学)
本研究针对联邦学习在大规模量子计算时代的量子安全性问题,实证评估了三种NIST标准化后量子密码学算法在FL数字签名中的影响,发现Dilithium是最为高效的PQC数字签名算法。
2024-09-06 cs.AI cs.CR cs.LG
A Lightweight Fault-Detection Scheme for Barrett Modular Multiplication Using Multiple Conditional Reduction Paths
Shiv Nadar University(锡亚德纳大学);Siksha ‘O’ Anusandhan Deemed to be University(锡沙奥·阿努桑丹评估大学);University of Calcutta(加尔各答大学);University College Cork(科克大学学院)
针对PQC与FHE中关键的巴雷特模乘单元易受故障攻击的问题,提出基于统计归约监测的轻量级故障检测方案,可高效检测各类故障且硬件开销极小。
2026-08-12 cs.CR
GDNTT: an Area-Efficient Parallel NTT Accelerator Using Glitch-Driven Near-Memory Computing and Reconfigurable 10T SRAM
针对后量子密码中NTT的实时低功耗需求,提出GDNTT并行加速器,利用可重构10T SRAM和毛刺驱动近内存计算降低蝶形运算延迟,单位面积吞吐量提升1.5~28倍。
2025-05-13 cs.CR
A Unified Hardware Accelerator for Fast Fourier Transform and Number Theoretic Transform
针对后量子格基密码学与数字信号处理需求,提出统一硬件加速器,复用复FFT算术电路并添加少量额外电路,支持512点FFT与256点NTT,FPGA性能达同类NTT加速器水平,实现跨领域硬件复用。
2025-04-15 cs.CR eess.SP
QKD Entity Source Authentication: Defense-in-Depth for Post Quantum Cryptography
本文评估混合QKD/PQC纵深防御策略,重点考察初始QKD硬件实体源认证对防范中间人攻击的充分性。
2023-11-17 cs.CR cs.ET quant-ph
Post-Quantum Hybrid Digital Signatures with Hardware-Support for Digital Twins
针对数字孪生场景下低端IoT设备后量子签名成本高、无聚合且缺前向安全的问题,提出三种HASES轻量签名方案,基于硬件辅助CCO实现高效签名,性能优于现有方案并开源供适配。
2024-04-12 cs.CR
Mind the Gap: Policy vs Reality in Post-Quantum TLS Deployment
The University of New South Wales(新南威尔士大学);Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院)
本研究通过纵向测量20亿次TLS握手,发现后量子TLS部署在政策差异下呈配置趋同,由托管提供商推动,且无显著延迟增加,为后量子TLS过渡提供实证参考。
2026-08-03 cs.CR cs.NI
A Scenario-Based Evaluation of CRQC+AI Vulnerability Spectrum for TLS 1.3 Cryptographic Dependencies
EnQuanta;MOYA Technologies, Inc.(MOYA科技有限公司);Lab33
本文基于四场景能力模型评估TLS 1.3密码依赖项的CRQC+AI漏洞谱,明确NIST算法未被破解,提出PQC迁移强制要求及相关补充措施。
2026-08-26 cs.CR