With the rapid evolution of the Industrial Internet of Things (IIoT), the boundaries and scale of the Internet are continuously expanding. Consequently, the limitations of traditional certificate-based Public Key Infrastructure (PKI) have become increasingly evident, particularly in scenarios requiring large-scale certificate storage, verification, and frequent transmission. These challenges are expected to be further amplified by the widespread adoption of post-quantum cryptography. In this paper, we propose a novel identity-based public key management framework for PKI based on post-quantum cryptography, termed \textit{IPK-pq}. This approach implements an identity key generation protocol leveraging NIST ML-DSA and random matrix theory. Building on the concept of the Composite Public Key (CPK), \textit{IPK-pq} addresses the linear collusion problem inherent in CPK through an enhanced identity mapping mechanism. Furthermore, it simplifies the verification of the declared public key's authenticity, effectively reducing the complexity associated with certificate-based key management. We also provide a formal security proof for \textit{IPK-pq}, covering both individual private key components and the composite private key. To validate our approach, formally, we directly implement and evaluate \textit{IPK-pq} within a typical PKI application scenario: Resource PKI (RPKI). Comparative experimental results demonstrate that an RPKI system based on \textit{IPK-pq} yields significant improvements in efficiency and scalability. These results validate the feasibility and rationality of \textit{IPK-pq}, positioning it as a strong candidate for next-generation RPKI systems capable of securely managing large-scale routing information.


翻译:随着工业物联网的快速发展,互联网的边界与规模持续扩展。传统基于证书的公钥基础设施在需要大规模证书存储、验证及频繁传输的场景中,其局限性日益凸显。后量子密码的广泛应用将进一步加剧这些挑战。本文提出了一种基于后量子密码的新型PKI身份公钥管理框架,命名为\textit{IPK-pq}。该方法利用NIST标准化的ML-DSA算法与随机矩阵理论,设计了一个身份密钥生成协议。在组合公钥的概念基础上,\textit{IPK-pq}通过增强的身份映射机制,解决了CPK固有的线性共谋问题。同时,该方法简化了声明的公钥真实性验证过程,有效降低了基于证书的密钥管理复杂度。我们还为\textit{IPK-pq}提供了形式化安全证明,涵盖单个私钥组件与组合私钥。为验证方案的有效性,我们在典型PKI应用场景——资源公钥基础设施中直接实现并评估了\textit{IPK-pq}。对比实验结果表明,基于\textit{IPK-pq}的RPKI系统在效率与可扩展性方面均实现显著提升。这些结果验证了\textit{IPK-pq}的可行性与合理性,使其成为面向下一代、可安全管理大规模路由信息的RPKI系统的有力候选方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

区块链技术在指控装备领域的应用
专知会员服务
39+阅读 · 2023年10月30日
重磅!工信部《数据传输安全白皮书》发布,90页pdf
专知会员服务
87+阅读 · 2022年8月6日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年10月19日
《“边缘计算+”技术白皮书》,82页pdf
专知
11+阅读 · 2022年8月28日
ICLR 2019论文解读:深度学习应用于复杂系统控制
机器之心
11+阅读 · 2019年1月10日
区块链隐私保护研究综述——祝烈煌详解
计算机研究与发展
23+阅读 · 2018年11月28日
【CPS】社会物理信息系统(CPSS)及其典型应用
产业智能官
16+阅读 · 2018年9月18日
智慧公路建设方案
智能交通技术
30+阅读 · 2018年2月28日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
美国军方使用的10种反无人机武器(2026年更新)
专知会员服务
1+阅读 · 46分钟前
认知战与交战性质的改变:神经战略视角
专知会员服务
5+阅读 · 5月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员