面向嵌入式系统的后量子熵即服务

嵌入式密码学的成败取决于熵质量,但小型设备既缺乏可信熵源,又难以承受重量级协议。该研究团队构建了一套"量子熵即服务"(QEaaS)系统,通过后量子安全通道将Quantis设备生成的量子随机数熵分发至ESP32级别客户端。服务器端采用双路径设计:通过定制OpenSSL提供程序直接输出量子熵,或通过Linux系统熵池输出混合熵。客户端方面,该工作扩展了libcoap对Zephyr的支持,将基于wolfSSL的DTLS 1.3集成至CoAP协议栈,并新增了BLAKE2s熵池——在保留标准Zephyr提取接口的同时,增加了服务器端熵注入API。针对ESP32硬件的基准测试显示(每组配置100次迭代):在不验证证书的情况下,ML-KEM-512完成DTLS 1.3握手平均耗时313毫秒,比ECDHE P-256快35%;结合ML-DSA-44可将均值降至225毫秒。证书验证使ECDSA增加约194毫秒开销,而ML-DSA-44仅增加17毫秒,因此即使完全验证,全后量子配置仍比传统ECDHE P-256+ECDSA方案快63%。本地BLAKE2s熵池操作总耗时低于0.1毫秒。该平台证明:后量子密钥交换与认证不仅可行,其速度更超越了传统基准方案。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-10 15:09

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