Post-quantum cryptography (PQC) introduces significant computational and communication overhead, which poses challenges for resource-constrained computer systems, Internet of Things (IoT), and Industrial IoT (IIoT) devices. This paper presents an experimental evaluation of the Quantum Encryption Resilience Score (QERS) applied to MQTT, HTTP, and HTTPS communication protocols operating under PQC. Using an ESP32-C6 client and an ARM-based Raspberry Pi CM4 server, latency, CPU utilization, RSSI, energy consumption, key size, and TLS handshake overhead are measured under realistic operating conditions. QERS integrates these heterogeneous metrics into normalized Basic, Tuned, and Fusion scores, enabling systematic comparison of protocol efficiency and security resilience. Experimental results show that MQTT provides the highest efficiency under PQC constraints, while HTTPS achieves the highest security-weighted resilience at the cost of increased latency and resource consumption. The proposed framework supports informed protocol selection and migration planning for PQC-enabled IoT and IIoT deployments.


翻译:后量子密码学(PQC)引入了显著的计算与通信开销,这对资源受限的计算机系统、物联网(IoT)及工业物联网(IIoT)设备构成了挑战。本文通过实验评估了应用于MQTT、HTTP与HTTPS通信协议在PQC环境下运行的量子加密韧性评分(QERS)。研究采用ESP32-C6客户端与基于ARM架构的树莓派CM4服务器,在实际运行条件下测量了延迟、CPU利用率、RSSI、能耗、密钥大小及TLS握手开销。QERS将这些异构指标整合为归一化的基础评分、调优评分与融合评分,从而实现对协议效率与安全韧性的系统化比较。实验结果表明,在PQC约束下MQTT具有最高效率,而HTTPS虽以增加延迟和资源消耗为代价,却实现了最高的安全加权韧性。所提出的框架为支持PQC的物联网与工业物联网部署提供了协议选择与迁移规划的科学依据。

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物联网,英文名为Internet of Things,可以简单地理解为物物相连的互联网。物联网主要通过各种设备(比如RFID,传感器,二维码等)的接口将现实世界的物体连接到互联网上,或者使它们互相连接,以实现信息的传递和处理。互联网在现实的物理世界之外新建了一个虚拟世界,物联网将会把两个世界融为一体。
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