하이브리드 양자내성 암호 통신을 위한 PUF 기반 임베디드 모듈의 설계 및 평가
Design and Evaluation of PUF-Based Embedded Module for Hybrid Post-Quantum Cryptographic Communication
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초록
본 연구는 양자컴퓨팅 환경에서 기존 공개키 암호의 취약점을 보완하기 위해, PUF 기반 장치인증과 PQC 암호화 기술을 통합한 하이브리드 암호통신 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은SRAM PUF를 통해 디바이스 고유 정보를 생성하고, Kyber-768 기반 키 교환 방식과 결합한 3계층 구조로 설계되었다. 임베디드 환경에서 구현된 시스템은 성능 분석 및 다양한 공격 시나리오에 대한 보안 저항성 평가를 통해 유효성과 신뢰성을 입증하였다. 또한 RSA 및 ECC 기반 기존방식과 비교하여 처리 속도와 자원 효율성 면에서 우수한 결과를 보여주었다. 이를 통해 PUF와PQC를 결합한 하이브리드 통신 시스템은 향후 양자컴퓨팅 시대의 IoT 보안 솔루션으로서 실질적인 대안이 될 수 있음을 확인하였다.
Abstract
This study proposes a hybrid cryptographic communication system that integrates PUF-based device authentication and PQC encryption to address the vulnerabilities of conventional public-key cryptography in the quantum computing environment. The proposed system features a three-layer architecture that combines SRAM PUF-based unique device identification with the Kyber-768 key exchange mechanism. Implemented in an embedded environment, the system was evaluated in terms of performance and resistance against various attack scenarios, demonstrating its practicality and security. Comparative analysis with RSA and ECC-based schemes showed superior processing speed and resource efficiency. These results suggest that the proposed hybrid system combining PUF and PQC can serve as a emerging alternative for IoT security in the era of quantum computing.