ОЦІНЮВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ГІБРИДНИХ КРИПТОГРАФІЧНИХ СХЕМ ПРИ ВПРОВАДЖЕННІ У СИСТЕМИ З ОБМЕЖЕНИМИ РЕСУРСАМИ В УМОВАХ КВАНТОВОЇ ЗАГРОЗИ

Анотація

У статті представлено результати дослідження продуктивності гібридної криптографічної схеми, орієнтованої на мікроконтролерні системи з обмеженими ресурсами. Запропонована архітектура поєднує постквантовий алгоритм Kyber512, що використовується для захищеного обміну ключами, з потоковим симетричним шифром ChaCha20-Poly1305, який забезпечує шифрування основного потоку даних. Реалізацію здійснено на апаратній платформі STM32F407VGT6 під керуванням операційної системи FreeRTOS із використанням механізмів DMA та RNG для оптимізації обчислень. У ході експериментів проведено оцінювання часу виконання, енергоспоживання, використання пам’яті, мережевої затримки та навантаження на процесор.

 Результати продемонстрували, що гібридна схема забезпечує постквантову стійкість без суттєвої втрати продуктивності: середній час обробки пакета становить 8475 мкс, споживання енергії — 6.89 мДж, що є прийнятними параметрами для пристроїв класу STM32F4. Зростання навантаження на CPU не перевищує 53%, а збільшення мережевої затримки є незначним. Запропоноване рішення підтвердило свою ефективність у контексті застосувань, де важливо досягнути балансу між безпекою та енергетичною ефективністю, зокрема у системах телеметрії, моніторингу довкілля, енергетичних та медичних пристроях.

 Отримані результати свідчать про доцільність впровадження гібридних криптографічних схем у реальні вбудовані системи, а також створюють підґрунтя для подальших досліджень адаптивних постквантових протоколів, здатних самостійно регулювати криптографічне навантаження залежно від стану ресурсів пристрою.