Älykkään liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen

Sara Nikula

Älykkään liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen

Translated title of the contribution: Quantum-safe signing of notiﬁcation messages sent by intelligent transport systems

Sara Nikula

Research output: Thesis › Master's thesis

Abstract

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.

Translated title of the contribution	Quantum-safe signing of notiﬁcation messages sent by intelligent transport systems
Original language	Finnish
Qualification	Master Degree
Awarding Institution	University of Oulu
Supervisors/Advisors	Halunen, Kimmo, Supervisor Vallivaara, Visa, Supervisor Röning, Juha, Supervisor, External person
Award date	19 Oct 2021
Place of Publication	Oulu
Publisher	University of Oulu
Publication status	Published - 19 Oct 2021
MoE publication type	G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Keywords

digital signature
post-quantum cryptography
cryptography
transport

Access to Document

http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202110199154

Cite this

@mastersthesis{4501036c45474ece8a9ead4910e97f4f,

title = "{\"A}lykk{\"a}{\"a}n liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen",

abstract = "{\"A}lykk{\"a}{\"a}ss{\"a} liikenteess{\"a} ajoneuvot viestiv{\"a}t kesken{\"a}{\"a}n parantaen n{\"a}in liikenteen sujuvuutta ja turvallisuutta. Viestinn{\"a}n luotettavuus taataan digitaalisilla allekirjoituksilla, jotka varmistavat viestien aitouden ja alkuper{\"a}n. Nykyisten digitaalisten allekirjoitusten luotettavuus on vaarassa kvanttitietokoneiden kehityksen my{\"o}t{\"a}, koska kvanttitietokoneen avulla niiden taustalla olevien matemaattisten ongelmien ratkaisu helpottuu huomattavasti. On kuitenkin olemassa my{\"o}s kvanttiturvallisia allekirjoitusalgoritmeja, joilla tuotetut allekirjoitukset eiv{\"a}t ole alttiita kvanttitietokoneella toteutetuille hy{\"o}kk{\"a}yksille. T{\"a}ss{\"a} diplomity{\"o}ss{\"a} liitettiin {\"a}lykk{\"a}{\"a}n liikenteen varoitusviesteihin kvanttiturvallinen allekirjoitus. Toteutuksen pohjana toimivat {\"a}lykk{\"a}{\"a}n liikenteen viestint{\"a}{\"a} m{\"a}{\"a}ritt{\"a}v{\"a}t eurooppalaiset tekniset spesifikaatiot ja kolmen kvanttiturvallisen allekirjoitusalgoritmin valmiit toteutukset. N{\"a}it{\"a} yhdistelem{\"a}ll{\"a} luotiin ohjelma, jossa {\"a}lykk{\"a}{\"a}n liikenteen varoitusviestit allekirjoitetaan kvanttiturvallisesti. Kunkin kvanttiturvallisen allekirjoitusalgoritmin soveltuvuutta liikennek{\"a}ytt{\"o}{\"o}n arvioitiin vertaamalla sit{\"a} nykyisin k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} oleviin allekirjoitusalgoritmeihin. Vertailussa huomioitiin allekirjoitukseen ja varmennukseen tarvittava aika sek{\"a} syntyneiden viestien koko. Tuloksista n{\"a}hd{\"a}{\"a}n, ett{\"a} vertaillut allekirjoitusalgoritmit eroavat toisistaan sek{\"a} suoritusnopeuden ett{\"a} syntyneiden viestien koon puolesta. Tulosten perusteella kvanttiturvallisia allekirjoitusalgoritmeja voitaisiin k{\"a}ytt{\"a}{\"a} {\"a}lykk{\"a}{\"a}ss{\"a} liikenteess{\"a} ilman, ett{\"a} viestien k{\"a}sittelynopeus k{\"a}rsisi kohtuuttomasti.",

keywords = "digital signature, post-quantum cryptography, cryptography, transport",

author = "Sara Nikula",

year = "2021",

month = oct,

day = "19",

language = "Finnish",

publisher = "University of Oulu",

address = "Finland",

school = "University of Oulu",

}

TY - THES

T1 - Älykkään liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen

AU - Nikula, Sara

PY - 2021/10/19

Y1 - 2021/10/19

N2 - 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.

AB - 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.

KW - digital signature

KW - post-quantum cryptography

KW - cryptography

KW - transport

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -

Älykkään liikenteen varoitusviestien kvanttiturvallinen allekirjoittaminen

Abstract

Keywords

Access to Document

Fingerprint

Cite this