Intercambio de Claves Post-Cuántico y Cifrado de Identidad del Suscriptor en 5G Usando ML-KEM (Kyber)
Autores: Khan, Qaiser; Purification, Sourav; Chang, Sang-Yoon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Intercambio de Claves Post-Cuántico y Cifrado de Identidad del Suscriptor en 5G Usando ML-KEM (Kyber)
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
5G
Privacidad del usuario
Ataques cuánticos
Cifrados post-cuánticos
Intercambio de claves
Encriptación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
5G aborda las preocupaciones de privacidad del usuario en las redes celulares al cifrar un identificador de suscriptor con cifrado basado en curvas elípticas y luego transmitirlo como un texto cifrado conocido como Identificador de Suscriptor Oculto (SUCI). Sin embargo, un adversario equipado con una computadora cuántica puede romper un algoritmo de curva elíptica basado en logaritmos discretos. En consecuencia, la privacidad del usuario en 5G está en riesgo frente a ataques cuánticos. En este documento, estudiamos la incorporación de los cifrados post-cuánticos en el cálculo del SUCI tanto en el equipo del usuario como en la red central, lo que implica el intercambio de claves compartidas y luego el uso de la clave resultante para el cifrado de ID. Experimentamos en diferentes plataformas de hardware para analizar el intercambio de claves PQC y el cifrado utilizando CRYSTALS-Kyber estandarizado por NIST (que ahora se llama ML-KEM después de la selección de estandarización por NIST). Nuestras análisis se centran en el rendimiento y comparan el intercambio de claves y el cifrado basado en Kyber con el actual (pre-cuántico) Diffie-Hellman de curva elíptica (ECDH). Los análisis de rendimiento son críticos porque la red móvil implica dispositivos móviles con recursos limitados y que funcionan con batería. Medimos y analizamos no solo el tiempo y el rendimiento del procesamiento de la CPU, sino también el rendimiento energético y de potencia. Nuestros análisis muestran que Kyber-512 es el más eficiente e incluso tiene un mejor rendimiento (es decir, cálculos más rápidos y menor consumo de energía) que ECDH.
Descripción
5G aborda las preocupaciones de privacidad del usuario en las redes celulares al cifrar un identificador de suscriptor con cifrado basado en curvas elípticas y luego transmitirlo como un texto cifrado conocido como Identificador de Suscriptor Oculto (SUCI). Sin embargo, un adversario equipado con una computadora cuántica puede romper un algoritmo de curva elíptica basado en logaritmos discretos. En consecuencia, la privacidad del usuario en 5G está en riesgo frente a ataques cuánticos. En este documento, estudiamos la incorporación de los cifrados post-cuánticos en el cálculo del SUCI tanto en el equipo del usuario como en la red central, lo que implica el intercambio de claves compartidas y luego el uso de la clave resultante para el cifrado de ID. Experimentamos en diferentes plataformas de hardware para analizar el intercambio de claves PQC y el cifrado utilizando CRYSTALS-Kyber estandarizado por NIST (que ahora se llama ML-KEM después de la selección de estandarización por NIST). Nuestras análisis se centran en el rendimiento y comparan el intercambio de claves y el cifrado basado en Kyber con el actual (pre-cuántico) Diffie-Hellman de curva elíptica (ECDH). Los análisis de rendimiento son críticos porque la red móvil implica dispositivos móviles con recursos limitados y que funcionan con batería. Medimos y analizamos no solo el tiempo y el rendimiento del procesamiento de la CPU, sino también el rendimiento energético y de potencia. Nuestros análisis muestran que Kyber-512 es el más eficiente e incluso tiene un mejor rendimiento (es decir, cálculos más rápidos y menor consumo de energía) que ECDH.