面向智能交通系统中隐私保护 I2I 通信的后量子同态加密实验评估
密码学与安全
2025-11-18 v2
摘要
本研究实验评估了后量子安全同态加密 (HE) 在智能交通系统 (ITS) 中实现隐私保护基础设施到基础设施 (I2I) 通信可行性的情况。不同于以前基于仿真的工作，本文在真实实验管道中实现了三种基于格的 HE 方案：Brakerski-Fan-Vercauteren (BFV)、Brakerski-Gentry-Vaikuntanathan (BGV) 和 Cheon-Kim-Kim-Song (CKKS)，该管道代表了路边单元 (RSU) 与云端数据交换通过 Wi-Fi 和以太网网络。实验对加密的加法和加法乘法操作进行基准测试，这些操作代表了关键分析任务，如车辆排队评估和区域速度计算。结果表明，尽管 BFV 实现了适用于交叉口级分析的亚 5 秒延迟，BGV 支持具有 10 到 30 秒更新频率的区域聚合。CKKS 虽然延迟较高（21-32 秒），但仍适用于以分钟为单位的应用，如环保驾驶。这些发现表明，当延迟要求与应用需求相匹配时，后量子 HE 可以实现 ITS 后端分析的隐私保护。本研究还提出了优化路径，包括算法调优、网络适应和硬件加速，以减少端到端延迟。
引用
@article{arxiv.2508.02461,
title = {Experimental Evaluation of Post-Quantum Homomorphic Encryption for Privacy-Preserving I2I Communication in ITS},
author = {Abdullah Al Mamun and Kyle Yates and Antsa Rakotondrafara and Mashrur Chowdhury and Ryann Cartor and Shuhong Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.02461},
year = {2025}
}
备注
This version has been submitted to the IEEE ITS Magazine and is currently under review