Аналіз продуктивності постквантових криптосистем Національного інституту стандартів і технологій у середовищі .NET
DOI:
https://doi.org/10.35681/1560-9189.2026.28.1.358678Ключові слова:
криптографія, постквантова криптографія, еліптична криптографія, програмне забезпечення, інженерія програмного забезпечення, FIPS 203, FIPS 204, ML-KEM, ML-DSA, .NET 10, BenchmarkDotNet, продуктивність, розподілені системиАнотація
Представлено результати експериментального аналізу продуктивнос-ті вбудованих реалізацій постквантових алгоритмів стандартів NIST (The National Institute of Standards and Technology) FIPS 203 (ML-KEM) і FIPS 204 (ML-DSA) у середовищі .NET 10. За допомогою Benchmark-DotNet визначено швидкодію операцій і показники використання пам’я ті на архітектурі Intel Core Ultra. Емпірично підтверджено, що ML-KEM-768 пришвидшує процес генерації ключів більше ніж у 7 разів порівняно з ECC-P256, водночас демонструючи безпрецедентну швидкодію операцій інкапсуляції (майже у 90 разів) і декапсуляції (у понад 50 разів). Встановлено також, що використання PQC (Post-Quantum Cryptography) збільшує розмір криптографічних ключів (зокрема, цифрових підписів) до 34 разів. Це зумовлює ризики гарантованої фрагментації IP-пакетів і вимагає перегляду архітектурних підходів до проєктування в розподілених системах.
Посилання
Bell C. Building a quantum-safe future. Microsoft Official Blog. 2023. May 31. URL: https://blogs.microsoft.com/blog/2023/05/31/building-a-quantum-safe-future/
National Institute of Standards and Technology. Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism Standard. Federal Information Processing Standards Publication FIPS 203. Gaithersburg, MD: NIST, 2024. https://doi.org/10.6028/NIST.FIPS.203
National Institute of Standards and Technology. Module-Lattice-Based Digital Signature Standard. Federal Information Processing Standards Publication FIPS 204. Gaithersburg, MD: NIST, 2024. https://doi.org/10.6028/NIST.FIPS.204
BenchmarkDotNet. The .NET Foundation. URL: https://benchmarkdotnet.org/
Petrenko F. PQC Research App: Source code for benchmarking NIST FIPS 203/204 algorithms in .NET. GitHub repository. 2026. URL: https://github.com/FedyaPetrenko/pqc-research
Microsoft Security Team. Post-Quantum Cryptography APIs Now Generally Available on Microsoft Platforms. Microsoft Security Blog. 2025. URL: https://techcommunity.microsoft.com/blog/microsoft-security-blog/post-quantum-cryptography-apis-now-generally-available-on-microsoft-platforms/4469093
Quantum Resource Estimation and Cryptography. Microsoft Azure Quantum. URL: https://quantum.microsoft.com/en-us/tools/quantum-cryptography
Calculating resource estimates for cryptanalysis. Microsoft Azure Quantum Blog. URL: https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/resource-estimation/calculating-resource-estimates-for-cryptanalysis
Demir E.D., Bilgin B., Onbasli M.C. Performance Analysis and Industry Deployment of Post-Quantum Cryptography Algorithms. arXiv preprint arXiv:2503.12952. 2025. https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.12952
Abbasi M., Cardoso F., Vaz P., Silva J., Martins P. A Practical Performance Benchmark of Post-Quantum Cryptography Across Heterogeneous Computing Environments. Cryptography. 2025. Vol. 9, No. 2. Article 32. https://doi.org/10.3390/cryptography9020032
Fesenko A., Myroshnichenko M. Porivniannia postkvantovykh standartiv u rozrizi vprovadzhennia u klasychni alhorytmy elektronnoho pidpysu. Bezpeka informatsiinykh system i tekhnolohii. 2024. No 1(7). pp. 31–38. https://doi.org/10.17721/ISTS.2024.7.31-38
Petrushko I., Polishchuk V., Matei A. Postkvantova kryptohrafiia: vyklyky ta perspektyvy rozrobky kvantovo-stiikykh alhorytmiv dlia zabezpechennia bezpeky informatsiinykh system. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Seriia: Tekhnichni nauky. 2025. No 347(1). pp. 461–467. https://doi.org/10.31891/2307-5732-2025-347-63
Bouncy Castle Cryptography Library for .NET. The Legion of the Bouncy Castle. URL: https://www.bouncycastle.org/download/bouncy-castle-c/
