University of Oulu

Älykkään liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen

Saved in:
Author: Nikula, Sara1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, Computer Science
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.1 MB)
Pages: 61
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202110199154
Language: Finnish
Published: Oulu : S. Nikula, 2021
Publish Date: 2021-10-19
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Halunen, Kimmo
Reviewer: Röning, Juha
Halunen, Kimmo
Description:

Tiivistelmä

Älykkäässä liikenteessä ajoneuvot viestivät keskenään parantaen näin liikenteen sujuvuutta ja turvallisuutta. Viestinnän luotettavuus taataan digitaalisilla allekirjoituksilla, jotka varmistavat viestien aitouden ja alkuperän. Nykyisten digitaalisten allekirjoitusten luotettavuus on vaarassa kvanttitietokoneiden kehityksen myötä, koska kvanttitietokoneen avulla niiden taustalla olevien matemaattisten ongelmien ratkaisu helpottuu huomattavasti. On kuitenkin olemassa myös kvanttiturvallisia allekirjoitusalgoritmeja, joilla tuotetut allekirjoitukset eivät ole alttiita kvanttitietokoneella toteutetuille hyökkäyksille.

Tässä diplomityössä liitettiin älykkään liikenteen varoitusviesteihin kvanttiturvallinen allekirjoitus. Toteutuksen pohjana toimivat älykkään liikenteen viestintää määrittävät eurooppalaiset tekniset spesifikaatiot ja kolmen kvanttiturvallisen allekirjoitusalgoritmin valmiit toteutukset. Näitä yhdistelemällä luotiin ohjelma, jossa älykkään liikenteen varoitusviestit allekirjoitetaan kvanttiturvallisesti. Kunkin kvanttiturvallisen allekirjoitusalgoritmin soveltuvuutta liikennekäyttöön arvioitiin vertaamalla sitä nykyisin käytössä oleviin allekirjoitusalgoritmeihin. Vertailussa huomioitiin allekirjoitukseen ja varmennukseen tarvittava aika sekä syntyneiden viestien koko. Tuloksista nähdään, että vertaillut allekirjoitusalgoritmit eroavat toisistaan sekä suoritusnopeuden että syntyneiden viestien koon puolesta. Tulosten perusteella kvanttiturvallisia allekirjoitusalgoritmeja voitaisiin käyttää älykkäässä liikenteessä ilman, että viestien käsittelynopeus kärsisi kohtuuttomasti.

Quantum-safe signing of notification messages sent by intelligent transport systems

Abstract

Intelligent transport systems improve safety and fluency in traffic by utilizing communication between vehicles. Reliability of this communication is ensured by digital signatures which confirm origin and authenticity of the sent messages. Digital signature algorithms used today are at risk since quantum computers are being developed and could be used to solve mathematical problems underlying these algorithms. However, quantum-safe digital signature algorithms which cannot be broken even by attacks of quantum computers do exist.

In this master’s thesis, quantum-safe digital signatures are integrated into notification messages used by intelligent transport systems. The program implemented is based on reference implementations of three quantum-safe digital signature algorithms and European technical specifications regarding communication between intelligent transport systems. By integrating these, a new implementation is constructed, where notification messages are signed using quantum-safe digital signature algorithms. Their suitability for this use is evaluated by measuring their speed and the size of the signed messages, and comparing them with the algorithms used today. The results show that these quantum-safe algorithms perform differently with regard to time required to sign and verify the sent messages as well as the size of these messages. Based on these results, quantum-safe digital signature algorithms could be used by intelligent transport systems with only moderate changes to performance.

see all

Subjects:
Copyright information: © Sara Nikula, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.