分解式5G网络上嵌入式用户设备后量子TLS的能耗感知系统级评估
密码学与安全
2026-07-04 v1 性能
摘要
向抗量子安全过渡是下一代移动网络的关键优先事项，尤其是在5G的分解架构中。本文对集成在嵌入式用户设备（UE）上传输层安全（TLS）握手过程中的后量子密码学（PQC）进行了能耗感知的系统级评估。使用树莓派5作为代表性嵌入式处理平台，我们评估了NIST标准化的经典与后量子签名和密钥交换机制（KEM）组合的性能，并结合直接设备端功耗测量来估算每次握手的能耗。实验结果验证了延迟与能耗之间的强耦合关系，表明执行时间是能耗成本的主要贡献者。与基于格的替代方案相比，基于哈希的签名方案产生的延迟高达4倍，能耗高达2倍，而KEM的影响相对较小。分析进一步表明，整体系统性能主要受密码计算和并发引起的争用限制，而非网络传输效应。这些发现为PQC在移动环境中的部署提供了实用指导，并证明基于格的签名在5G系统的安全性、效率和可扩展性之间提供了更有利的平衡。
引用
@article{arxiv.2607.03988,
title = {Energy-Aware System-Level Evaluation of Post-Quantum TLS on Embedded User Equipment over a Disaggregated 5G Network},
author = {Sanzida Hoque and Abdullah Aydeger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.03988},
year = {2026}
}