Bu tədqiqat, klasik eliptik eğri kriptoqrafiyasini NIST tarafından standartlaştırılmış kvant-sonrası ML-KEM və ML-DSA alqoritmlərıyla birleştiren hibrid TLS 1.3 yapılandırmalarının Linux çalıştırabilən kənar IoT aparatlarındaki performansını incelemiştir. NVIDIA Jetson Orin Nano və Raspberry Pi 4B müştəriləri; L1/L2, L3 və L5 güvənlik kategorilərinde, 5, 10, 15, 20 və 50 eyni vaxtlı keçid iş sapıyla sınanmıştır. Toplam 30 deneyde 160.584 servər tarafı və 160.485 müştəri tarafı əl sıxışma kaydı oluşturulmuş; əl sıxışma gecikməsi, ML-KEM və ML-DSA işlem süreleri, yaddaş istehlakı, CPU istifadəsi və 95-ci faiz’lik növbə gecikməsi ölçülmüşdür.

Ortalama TLS əl sıxışma süresi bütün deney koşullarında bir saniyenin altında kalmıştır. Beş müştəriden 50 müştəriye geçildiğinde ortalama gecikmə yapılandırmaya və platforma göre yaklaşık 7,5–10,8 kat artmıştır. Ölçeklenme yaklaşık 20 eyni vaxtlı keçidya kadar görece düzenli ilərlemiş, 20 ilə 50 keçid arasında ise doğrusalın üzərində büyümüştür. Elli müştəride L5 ortalaması Jetson Orin Nano ilə başlatılan keçidlarda 848,8 ms, Raspberry Pi 4B ilə başlatılan keçidlarda 870,0 ms’dir. Aynı koşullardaki 95-ci faiz’lik değerler yaklaşık 1,79 saniyeye ulaşmıştır.

Tədqiqatda ayrı zamanlanan kvant-sonrası ML-KEM və ML-DSA işlemleri toplam əl sıxışma süresinin yaklaşık %2–5’ini oluşturmuştur. Sunucuda en pahalı kvant-sonrası işlem ML-DSA tabanlı hibrid imza istehsalı, müştəride ise imza doğrulamasıdır. Bununla belə bu oran bütün kriptoqrafiyak işlemlerin maliyeti değildir; klasik ECDH və ECDSA aşamaları ayrı zamanlanmamıştır. Bundan əlavə əl sıxışmanın şəbəkə üzərindən real bayt ölçüsü və simsiz keçid gecikməsi kaydedilmediğinden geri kalan sürenin ne kadarının sertifikat köçürməı, TLS kayıt işleme, əməliyyat sistemi, şəbəkə və ya ölçüm günlüklemesinden mənbəlandığı doğrudan belirlenememektedir.

Türkiyə baxımından qiymətləndirmə: Bulgular; Türkiyədə şəbəkəıllı fabrik şəbəkəları, endüstriyel IoT geçitleri, enerji və ulaşım sistemleri, yerel süni intellekt düğümleri və uzun ömürlü güvənli haberleşme altyapıları geliştiren ekipler açısından əhəmiyyətlidir. Tədqiqat, kvant-sonrası TLS’nin Raspberry Pi və Jetson sinifı cihazlarda çalıştırılabildiğini, ancak eyni vaxtlı keçid mimarisinin diqqətle tasarlanması gerektiğini göstərir. Türkiyədə tətbiq kararı vərilmeden önce yerel aparat modelleri, real operator və qurum şəbəkəları, kablolu və simsiz keçidlar, klasik TLS müqayisəsı, karşılıklı kimlik doğrulama, uzun süreli yük, elektrik istehlakı və real sertifikat zincirleriyle yeni testler yapılmalıdır. Bu tədqiqatdan Türkiyədəki bütün uç sistemlerde aynı gecikmənin görüleceği, 50 fiziksel cihazın sorunsuz destəkleneceği və ya kvant-sonrası geçişin yalnızca yazılım güncellemesiyle tamamlanabiləceği sonucu çıkarılamaz.

Araştırmanın əsas sualsu nədir?

TLS 1.3, internet və xüsusi şəbəkəlardaki müştəri–servər keçidlarının gizliliğini və kimlik doğrulamasını sşəbəkəlayan temel güvənlik protokollerinden biridir. Ancaq TLS 1.3’ün günümüzde kullandığı klasik açık anahtarlı üsullerin, yeterince güclü kvant kompüterləri ortaya çıktığında kırılabiləceği öngörülmektedir.

Bu risk yalnızca gelecekte kurulacak keçidları ilgiləndirmez. Şifreli trafik bugün kaydedilip iləride kvant kompüteriyla çözülebilir. Uzun süre gizli kalması gereken endüstriyel, sşəbəkəlık, kamu və ya kritik altyapı vəriləri açısından bu vəziyyət “indi topla, sonra həll et” tehdidi oluşturur.

Geçiş döneminde təklif edilən yanaşmalardan biri, klasik və kvant-sonrası üsulleri aynı TLS əl sıxışmasında birlikte kullanmaktır. Böylece iki biləşenden biri gelecekte zayıflasa bilə diğerinin keçidyı koruması hedeflenir. Bunun bedeli daha büyük anahtarlar, sertifikatlar, şifreli kapsüller və rəqəmsal imzalardır.

Araştırmanın əsas sualsu şudur: Bu daha şəbəkəır hibrid TLS 1.3 əl sıxışmaları, vəri merkezinden daha sınırlı fakat mikrodenetleyicilərden daha güclü Linux sinifı kənar IoT cihazlarında kaç eyni vaxtlı keçidya kadar kabul ediləbilir performans gösterebilir?

Hibrit kvant-sonrası TLS 1.3 nə məna daşıyır?

Hibrit yapı, anahtar anlaşması və kimlik doğrulamasında klasik və kvant-sonrası alqoritmlərı birlikte kullanır. Tədqiqatda açar kapsullaşdırma tarafında klasik ECDH ilə ML-KEM; rəqəmsal imza tarafında klasik ECDSA ilə ML-DSA eşleştirilmiştir.

• ML-KEM: TLS oturum anahtarının oluşturulmasına katkı sşəbəkəlayan modül kafes tabanlı açar kapsullaşdırma mekanizmasıdır. Tədqiqatda eski tətbiq adları olan Kyber-512, Kyber-768 və Kyber-1024 istifadə edilmişdir.
• ML-DSA: Sunucunun kimliğini və əl sıxışma transkriptini imzalayan modül kafes tabanlı rəqəmsal imza standardıdır. Tədqiqatda ML-DSA-44, ML-DSA-65 və ML-DSA-87 istifadə edilmişdir.
• ECDH: Klasik eliptik eğri tabanlı ortak anahtar oluşturma üsuludir.
• ECDSA: Klasik eliptik eğri tabanlı rəqəmsal imza üsuludir.

Hibrit yapı, klasik və kvant-sonrası biləşenlerden en az biri güvənli kaldığı sürece keçidnın korunmasını amaçlar. Ancaq tədqiqat bu birleşimin kriptoqrafiyak güvənlik ispatını değerlendirmemekte; uygulanmış yapılandırmaların performansını ölçmektedir.

Hangi güvənlik kategoriləri sınanmıştır?

L1/L2, L3 və L5 kategoriləri kabaca giderek yükselen güvənlik düzeylerini temsil etmektedir. Güvənlik kategorisi arttıkça açık anahtar, xüsusi anahtar, kapsül və imza boyutları büyümektedir.

Hibrit sertifikatda istifadə olunan imza ölçüsü Durum 1’de 2.495 bayt, Durum 2’de 3.418 bayt və Durum 3’te 4.771 bayttır. Bu büyüme yalnızca matematiksel işlem süresini değil, sertifikatnın TLS kayıt katmanından və şəbəkə üzərindən taşınma maliyetini de artırabilir.

TLS 1.3 əl sıxışmasında hansı işlemler yapılmaktadır?

Tədqiqatnın 4. sayfasındaki akış şeması, hibrid TLS 1.3 oturumunun temel sırasını göstərir:

1. İstemci TCP keçidsını kurar.
2. İstemci, destəklediği hibrid anahtar grupları və imza alqoritmlərıyla ClientHello mesajını gönderir.
3. Sunucu hibrid ML-KEM və ECDH biləşenleriyle ortak sır oluşturur.
4. Sunucu hibrid sertifikatsını və əl sıxışma imzasını gönderir.
5. İstemci ML-KEM kapsülünü açar və hibrid imzayı doğrular.
6. Taraflar Finished mesajlarını doğruladıktan sonra şifreli tətbiq vərisi aktarılır.

Tədqiqatdaki süre ölçümü TCP üç yönlü keçid kurulumunu kapsamamaktadır. HTTP isteği və yanıtı da TLS əl sıxışması bittikten sonra ayrı ölçülmüşdür.

Deney düzeneğinde cihazların real rolleri nelerdir?

6. sayfadaki deney düzeneğine göre Jetson Orin Nano və Raspberry Pi 4B müştəri cihazlarıdır. TLS servərsu, Xeon W-2155 işlemcili Precision 5820 masaüstü bilgisayar üzərindəki tək sanal CPU’lu sanal makinede tədqiqatktadır.

Her iki kənar cihaz xüsusi bir IEEE 802.11 erişim noktasına simsiz bşəbəkəlanmış, servər aynı şəbəkəın kablolu tarafında yer almıştır. Bu düzen iki kənar cihazın aynı yazılım yığınıyla karşılaştırılmasını sşəbəkəlamıştır.

Bununla belə tədqiqatnın bazı bölümlerinde Jetson və Raspberry Pi’nin “servər rolleri”nden söz edilmektedir. Bu ifade, Şekil 2’deki sistem modeli və üsul açıklamasıyla uyumlu değildir. Sonuç tablolarındaki “servər tarafı süre”, ortak PC servərsunun kaydettiği süreyi; platform adı ise keçidyı başlatan uç müştəriyi göstərir.

Bu səbəbdən deney, “Jetson və ya Raspberry Pi üzərində çalışan TLS servərsuna 50 fiziksel cihaz bşəbəkəlanması” biçiminde yorumlanmamalıdır.

Eşzamanlı müştəri yükü necə üretilmiştir?

Her kənar cihazda seçilən eyni vaxtlı istifadəçi sayısı kadar C++ iş sapı oluşturulmuştur. Her iş sapı aşşəbəkəıdaki qapalı dövrəyü bir dakika boyunca aralıksız təkrarlamıştır:

1. TCP keçidsı kurma,
2. TLS 1.3 əl sıxışması,
3. 100 baytlık gövde içeren tək HTTP POST isteği,
4. Sunucudan yankı yanıtı alma,
5. Bşəbəkəlantıyı kapatma,
6. Yeni keçidya başlama.

HTTP kalıcı keçidsı kapatılmıştır. Bu səbəbdən her tətbiq isteği üçün yeni bir TCP keçidsı və yeni bir TLS əl sıxışması realleştirilmiştir.

Beş, 10, 15, 20 və 50 düzeyleri bşəbəkəımsız fiziksel cihaz sayısını değil, aynı cihazda aynı anda dönen keçid iş sapı sayısını göstərir. Bundan əlavə iş sapları arasında bekleme və ya sabit istək sürətı bulunmamaktadır. Deney, açık döngülü real istifadəçi geliş modelinden çok sürekli azami yük oluşturan qapalı dövrəlü bir stres testidir.

Ortalama əl sıxışma süreleri ne göstərir?

Güvənlik kategorisi yükseldikçe gecikmə bütün yük düzeylerinde artmıştır. On müştəride Jetson tarafındaki L3 süresi L1/L2’nin 2,20 katı, L5 süresi 3,85 katıdır. Raspberry Pi 4B’de aynı oranlar sırasıyla 2,61 və 5,38’dir.

Bu nəticələr, daha yüksek güvənlik kategorilərindeki büyük anahtar və imza yapılarına geçmenin sabit bir ek süre değil, platforma və eyni vaxtlı yüke bşəbəkəlı bir maliyet oluşturduğunu göstərir.

“Bütün əl sıxışmalar bir saniyenin altında” sonucu necə okunmalıdır?

Bu ifade yalnızca aritmetik ortalamalar üçün doğrudur. Elli müştərili L5 deneylerinde ortalamalar yaklaşık 0,85–0,87 saniyedir. Ancaq 95-ci faiz’lik gecikmə Jetson müştərisiyle 1.792,5 ms, Raspberry Pi müştərisiyle 1.780,9 ms’ye ulaşmıştır.

Başka bir ifadeyle yüksek yükte keçidların əhəmiyyətli bir bölümü ortalamadan çok daha uzun sürmüştür. Gerçek zamanlı və ya kesin gecikmə sınırı olan sistemlerde yalnızca ortalama değere bakmak yeterli değildir.

Neden yaklaşık 20 müştəriden sonra ölçeklenme bozulmuştur?

Beş müştəriden 50 müştəriye çıkıldığında Jetson Orin Nano ilə başlatılan keçidlardaki ortalama gecikmə yapılandırmaya göre yaklaşık 7,5–9,6 kat; Raspberry Pi 4B’de yaklaşık 9,5–10,8 kat artmıştır. İstemci sayısı 10 kat artarken bazı koşullarda gecikmənin 10 kattan fazla büyümesi doğrusalın üzərində ölçeklenmeye işaret etmektedir.

Tədqiqat bu artışı öncelikle servər tarafındaki istək işleme çekişmesine bşəbəkəlamaktadır. Sunucu:

• Tek sanal CPU üzərində tədqiqatktadır.
• Her yeni keçid üçün ayrı və kopuk bir iş sapı oluşturmaktadır.
• Her ölçüm olayında ortak bir kilit kullanmaktadır.
• Her kayıt satırından sonra faylyı eyni vaxtlı olarak diske yazdırmaktadır.

Elli etkin keçid iş sapının tək sanal CPU üzərində zamanlanması və bütün günlük kayıtlarının tək kilit üzərindən geçirilmesi, CPU yüzdesi %100’e ulaşmadan da bekleme kuyruğu oluşturabilir.

Bu səbəbdən nəticə, kvant-sonrası TLS’nin doğal olarak 20 müştəride ölçeklenme sınırına ulaştığını göstermemektedir. Daha çok, tədqiqatda istifadə olunan iş sapı və günlükleme mimarisinin yaklaşık bu noktada gecikmə üretmeye başladığını göstərir.

Kvant-sonrası matematik realten darboğaz değil midir?

Tədqiqat, liboqs üçündeki ML-KEM və ML-DSA giriş noktalarını mikrosaniye çözünürlüğünde ayrı zamanlamıştır. On müştərili deneyde servər tarafındaki nəticələr şöyledir:

İstemci tarafında anahtar üretimi, imza doğrulaması və kapsul açma toplamı L5 altında Jetson’da yaklaşık 1,14 ms, Raspberry Pi 4B’de 1,22 ms’dir. Sunucu və müştəri tarafındaki ölçülen OQS süreleri birlikte ele alındığında on müştərili deneylerde toplam əl sıxışma süresinin yaklaşık %3,5–4,8’i elde edilmektedir.

Bu, ölçülen ML-KEM və ML-DSA çekirdeklerinin toplam sürenin küçük bir bölümünü oluşturduğunu güclü biçimde göstərir. Ancaq “bütün kriptoqrafiyanin payı %2–5’tir” biçiminde genişletilmemelidir. Tədqiqat:

• ECDH hesablamasını ayrı zamanlamamıştır.
• ECDSA imza və doğrulamasını ayrı zamanlamamıştır.
• OpenSSL’in anahtar türetme və kayıt şifreleme işlemlerini ayırmamıştır.
• Sertifika ayrıştırma və ASN.1 işlemlerini ayrı ölçmemiştir.

Buna görə güvənli nəticə, “ölçülen kvant-sonrası OQS işlemleri ana gecikmə biləşeni değildir” ifadesidir.

Kalan gecikmənin büyük hibrid mesajlardan mənbəlandığı kanıtlanmış mıdır?

Tədqiqat, kvant-sonrası işlem süresi ilə toplam əl sıxışma arasındaki büyük farkı hibrid sertifikat, anahtar paylaşımı və imza mesajlarının taşınmasına; TLS vəziyyət makinesine; əməliyyat sistemi şəbəkə yığınına; simsiz keçidya; iş sapı zamanlamasına və günlüklemeye bşəbəkəlamaktadır.

Bu yorum büyüyen anahtar və imza boyutlarıyla uyumludur. Ancaq doğrudan bir ayrıştırma yapılmamıştır. Deney sırasında:

• TLS əl sıxışmasının real şəbəkə baytları yakalanmamıştır.
• Bşəbəkəlantı RTT’si ölçülməmişdir.
• Wi-Fi keçid sürətı və kanal genişliği kaydedilmemiştir.
• RSSI və paket yeniden ilətimleri raporlanmamıştır.
• Çekirdek içi kopyalama və ya sistem çşəbəkərısı süreleri ölçülməmişdir.

Bu səbəbdən “vəri taşıma ana darboğazdır” sonucu, ölçülmüş kvant-sonrası işlem süresinden geriye kalan kısmın yorumlanmasına dayanmaktadır. Makul fakat doğrudan ölçülmemiş bir çıkarımdır.

Raspberry Pi 4B nə üçün bazı testlerde daha sürətli görünmüştür?

Raspberry Pi 4B dört Cortex-A72 çekirdeğini 1,8 GHz’de, Jetson Orin Nano ise altı Cortex-A78AE çekirdeğini 1,5 GHz’de çalıştırmıştır. Tek bir TLS əl sıxışması büyük ölçüde sıralı olduğundan Jetson’ın fazla çekirdekleri və GPU’su tək oturumun süresini doğrudan azaltmamıştır.

L1/L2 yapılandırmasında Raspberry Pi 4B ortalama olarak %5–25 daha kısa süreler vərmiştir. L3’te fark daralmış, L5’te iki platform birbirine yaklaşmıştır.

Tədqiqatçılar bunu küçük iş yüklerinde çekirdek saat sürətının, daha büyük L5 yüklerinde ise önyaddaş və yaddaş bant genişliğinin önem kazanmasıyla açıklamaktadır. Bu yorum deney eğilimleriyle uyumludur; ancak iki kart yalnızca saat sürətı baxımından farklı değildir. Mikro mimari, önyaddaş, yaddaş türü, əməliyyat sistemi, simsiz aparat və kompilyator etkiləri aynı anda değişmektedir.

Bu səbəbdən tədqiqat, farkın tam olarak ne kadarının saat sürətından və ya yaddaş bant genişliğinden mənbəlandığını nicel olarak sübut etmir.

Bellek istehlakı dşəbəkəıtımı engelleyecek kadar yüksek midir?

Sunucu tarafındaki ortalama süreç belleği beş müştəride yaklaşık 12 MB, 50 müştəride yaklaşık 19–20 MB olmuştur. En yüksek pik değer L5 və 50 müştəri altında 26,2 MB’dir.

İstemci tarafında 50 keçid iş sapında Jetson Orin Nano yaklaşık 36,8–38,2 MB, Raspberry Pi 4B yaklaşık 27,9–30,4 MB ortalama süreç belleği kullanmıştır. Her iki cihazda da 8 GB sistem belleği bulunduğu üçün bu değerler toplam kapasitenin küçük bir bölümüdür.

Sunucu belleğindeki artış keçid başına yaklaşık 150–200 kB olarak yorumlanmıştır. Güvənlik kategorisinin etkisi, eyni vaxtlı müştəri sayısının etkisine göre daha küçüktür.

CPU istifadəsi nə üçün yüzde 100’ün üzerine çıkmıştır?

İstemci CPU değerleri bütün çekirdeklerin toplamıdır. Jetson Orin Nano altı çekirdeğe sahip olduğu üçün teorik üst sınır %600, Raspberry Pi 4B dört çekirdeğe sahip olduğu üçün %400’dür.

Elli müştəride Jetson’ın en yüksek ortalama değeri %298, Raspberry Pi 4B’nin en yüksek değeri %211’dir. Bu değerler yaklaşık toplam kapasitenin yarısına karşılık gelmektedir.

Sunucu tək sanal CPU ilə sınırlandırılmıştır və teorik üst sınırı %100’dür. En yüksek ortalama servər istifadəsi %43 olarak ölçülmüşdür. Düşük CPU istifadəsi, beklemenin bulunmadığı anlamına gelmez. Disk yazma, kilit, şəbəkə və zamanlama beklemeleri süreç CPU tüketmeden gecikməyi büyütebilir.

Tədqiqatda klasik TLS müqayisəsı nə üçün əhəmiyyətlidir?

Aynı aparat və şəbəkə koşullarında yalnızca ECDH/ECDSA kullanan klasik TLS 1.3 yapılandırması sınanmamıştır. Bu səbəbdən tədqiqatdan aşşəbəkəıdaki değerler çıkarılamaz:

• Hibrit TLS’nin klasik TLS’ye göre yüzde kaç daha yavaş olduğu,
• Hibrit yapı nə üçüniyle kaç ek bayt gönderildiği,
• Klasik TLS’nin eyni vaxtlı müştəri ölçeklenmesinin necə olduğu,
• 20 müştəriden sonraki bozulmanın ne kadarının PQC’ye özgü olduğu.

Tədqiqat üç hibrid güvənlik kategorisini birbirleriyle müqayisəktadır; klasik və hibrid TLS arasında doğrudan deneysel fark sunmamaktadır.

Tədqiqatnın destəklediği nəticələr nelerdir?

• ML-KEM və ML-DSA içeren üç hibrid TLS 1.3 yapılandırması Jetson Orin Nano və Raspberry Pi 4B müştərilərinde başarıyla çalıştırılmıştır.
• Ortalama əl sıxışma süresi sınanan bütün koşullarda bir saniyenin altında kalmıştır.
• Güvənlik kategorisi yükseldikçe əl sıxışma süresi və ölçülen kvant-sonrası işlem süresi artmıştır.
• Ölçülen ML-KEM və ML-DSA işlemleri toplam əl sıxışma süresinin küçük bir bölümünü oluşturmuştur.
• Yüksek eyni vaxtlılıkta ortalama və 95-ci faiz’lik gecikmə doğrusalın üzərində büyümüştür.
• Sunucu və müştəri süreçleri sınanan yüklerde toplam CPU və yaddaş kapasitesini tüketmemiştir.
• Tek oturumlu sıralı bir iş yükünde yüksek çekirdek sayısı və ya GPU bulunması otomatik olarak daha kısa əl sıxışma sşəbəkəlamamıştır.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• Uç kartların TLS servərsu olarak 50 bşəbəkəımsız fiziksel müştəriyi kabul edebildiğini göstermemektedir.
• Kvant-sonrası TLS’nin klasik TLS’ye göre ek maliyetini ölçmemektedir.
• Bütün kriptoqrafiyak işlemlerin yalnızca %2–5 maliyet oluşturduğunu sübut etmir.
• Kalan gecikmənin tam olarak hansı bölümünün şəbəkə, əməliyyat sistemi, kopyalama və ya günlükleme olduğunu göstermemektedir.
• Yaklaşık 20 müştərilik ölçeklenme eşiğinin başka servər mimarilərinde de geçerli olduğunu göstermemektedir.
• Enerji istehlakıni ölçmemektedir.
• Karşılıklı TLS kimlik doğrulamasını, sessiya davam etdirməyi və ya sıfır gidiş-dönüş keçid kurulumunu değerlendirmemektedir.
• Mobil şəbəkə, real endüstriyel trafik və ya internet üzərindən uzun mesafeli keçid koşullarını temsil etmemektedir.
• Bütün kənar IoT kartlarında Raspberry Pi 4B’nin Jetson Orin Nano’dan daha sürətli olacşəbəkəını göstermemektedir.

Tədqiqatnın Yöntemi və Bulguları

Donanım düzeni

Yazılım yığını

Deney matrisi

Toplam deney sayısı şu çarpımdan oluşmaktadır:

2 müştəri platformu × 3 güvənlik yapılandırması × 5 eyni vaxtlı keçid düzeyi = 30 deney

Her deney bir dakika sürmüştür. Tamamlanan əl sıxışma sayısı koşula göre 2.268 ilə 10.641 arasında değişmiştir.

Tədqiqatçılar 99 kayıtlık farkı bir dakikalık sürenin sonunda müştəri sürecinin kapatılması sırasında servərda tamamlanan fakat müştəri tarafına yazılamayan keçidlarla açıklamıştır.

Ölçüm araçları

TLS əl sıxışma süresi, müştəri və servərdaki stream.handshake() çşəbəkərısının duvar saati süresi olarak ölçülmüşdür. TCP keçid kurulumu və HTTP vəri köçürməı bu sürenin dışında tutulmuştur.

ML-KEM və ML-DSA aşamaları yamalanmış liboqs ilə ayrı zamanlanmıştır:

• OQS_KEM_keypair: Anahtar çifti üretimi,
• OQS_KEM_encaps: Kapsülleme,
• OQS_KEM_decaps: Kapsül açma,
• OQS_SIG_sign: İmza üretimi,
• OQS_SIG_vərify: İmza doğrulaması.

Bellek və CPU istifadəsi pidstat ilə beş saniyede bir örneklenmiştir. Bir dakikalık deneyde az sayıda sistem örneği alınması, xüsusiyyətle ara yük düzeylerindeki dalgalanmaların yorumunu sınırlamaktadır.

Ölçüm sisteminin kendi oluşturduğu ek yük

Her əl sıxışma və kriptoqrafiyak işlem kaydı ortak bir mutex üzərindən faylya yazılmış və her satırdan sonra flush() və ya fflush() çşəbəkərılmıştır. Böylece kayıt kaybı azaltılmış fakat çok sayıda iş sapı aynı fayl kilidi və disk yazma yolu üçün beklemek zorunda kalmıştır.

Bu etki bütün deneylerde aynı kod kullanıldığı üçün müqayisəların tutarlılığını tamamen ortadan kaldırmaz. Ancaq eyni vaxtlılık arttıkça ölçüm sisteminin kendi gecikməsi de büyüdüğünden yüksek yük nəticələrı üretim ortamındaki yalın TLS servərsunu doğrudan temsil etmez.

İstemci tarafındaki kvant-sonrası işlem süreleri

İstemcide en yüksek tək işlem imza doğrulamasıdır. Güvənlik kategorisi yükseldikçe bütün aşamalardaki süre artmış, ancak toplam OQS süresi on müştəride yaklaşık 1,2 ms’nin altında kalmıştır.

Yüzde 95’lik gecikmənin önemi

Beş müştəride 95-ci faiz’lik değerin ortalamaya oranı çoğu koşulda yaklaşık 1,4–1,5’tir. On müştəride oran yaklaşık 1,5–1,7’ye çıkmıştır. Elli müştəride oran yaklaşık 2,0–2,2’ye yükselmiştir.

Bu genişleme, yüksek yükte yalnızca ortalamanın artmadığını, keçidlar arasındaki performans değişkenliğinin de büyüdüğünü göstərir. Kuyruk oluşumu bazı əl sıxışmalarını diğerlerinden çok daha uzun hâle getirmiştir.

Sunucu belleği və CPU değerleri

Sunucu vəriləri Jetson müştərisiyle yapılan deneyler sırasında çatışmayansiz kaydedilmiştir. Raspberry Pi deneylerindeki paralel servər kayıtları çatışmayan olduğu üçün ana tabloda kullanılmamıştır. Sunucu yazılımı və aparatı aynı olsa da bu çatışmayanlik iki deney grubunun servər mənbə istehlakıni doğrudan müqayisəyı engellemektedir.

Uygulama mesaj boyutları neyi göstərir?

Sunucu her deneyde tətbiq katmanında 237 bayt almış və 219 bayt göndermiştir. Bu değerlerin güvənlik kategorisine göre değişmemesi beklenen bir nəticətur; çünki ölçülen bölüm əl sıxışmadan sonra gönderilən sabit HTTP isteği və yanıtıdır.

Bu sayılar hibrid TLS sertifikatlarının, anahtar paylarının və ya əl sıxışma imzalarının şəbəkədaki boyutunu göstermemektedir. Gerçek əl sıxışma trafiği paket yakalama üsuluyle ölçülməmişdir.

Sonuçların güvənilirliğini artırmak üçün gereken deneyler

• Aynı aparat və yazılımla yalnız klasik TLS 1.3 temel çizgisinin eklenmesi,
• Jetson Orin Nano və Raspberry Pi 4B’nin TLS servərsu rolünde ayrıca sınanması,
• Bşəbəkəımsız fiziksel müştərilərle dşəbəkəıtık yük oluşturulması,
• Kapalı döngü yerine denetlenebilir açık döngülü istək sürətlarının kullanılması,
• Tek iş sapı–keçid modeli yerine olay güdümlü servər və sabit işçi havuzu müqayisəsı,
• Ölçüm kayıtlarının yaddaşte tamponlanarak deney sonrasında yazılması,
• Birden fazla sanal CPU və farklı servər çekirdek sayılarının sınanması,
• TLS əl sıxışmasının paket yakalama üsuluyle real bayt boyutunun ölçülmesi,
• RTT, RSSI, Wi-Fi sürətı, kanal genişliği və paket yeniden ilətimlerinin kaydedilmesi,
• Her koşulun farklı zamanlarda en az birkaç bşəbəkəımsız deney olarak təkrarlanması,
• Enerji istehlakınin haricî güc ölçerle doğrudan ölçülmesi,
• Karşılıklı TLS, sessiya davam etdirmə və uzun ömürlü keçid senaryolarının incelenmesi,
• Raspberry Pi 5, farklı ARM kartları, endüstriyel geçitler və mikrodenetleyicilərle xarici doğrulama,
• ML-KEM dışında HQC gibi farklı kvant-sonrası alqoritmlərın karşılaştırılması.

Kaynak və Yöntem Notu

Tədqiqatnın tam özgün adı: Performance and Scalability of Hybrid Post-Quantum TLS 1.3 on Edge IoT Platforms under Concurrent-Client Load

Yazarlar: Togu Novriansyah Turnip, Birger Andersen və César Vargas-Rosales

Yazar sıralaması: Togu Novriansyah Turnip; Birger Andersen; César Vargas-Rosales

Eş katkı bilgisi: Tədqiqatda eşit katkı və ya eş birinci müəlliflık beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu müəllif: Togu Novriansyah Turnip

Kurumlar:

• Department of Engineering Technology, Technical Univərsity of Denmark, Ballerup, Denmark
• School of Engineering and Sciences, Tecnológico de Monterrey, Monterrey, Mexico
• Faculty of Vocational Studies, Institut Teknologi Del, Laguboti, North Sumatera, Indonesia

DOI:10.2139/ssrn.6991673

Dergi: Tədqiqat bir dergide yayımlanmamıştır.

Özgün dergi nəşrevi: Bulunmamaktadır.

Yayın platformu: SSRN

Yüklenme tarihi: 24 Haziran 2026

Yayın yılı: 2026

Sayfa sayısı: 19

Kaynak türü: Kontrollü deneysel şəbəkə və sistem performansı preprinti

Hakemlik vəziyyətu: Tədqiqat resenziyadan keçməmişdir. Her sayfada “Preprint not peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Resmî keçid:SSRN tədqiqat sayfası

Kaynak kodu: Tədqiqatçılar deneylerde istifadə olunan lily-pqc tətbiqsının açık mənbə kodunu GitHub deposunda paylaştıklarını bildirmiştir.

Finansman: Tədqiqat Technical Univərsity of Denmark bursuyla destəklenmiştir. Togu Novriansyah Turnip ayrıca Otto Mønsted Foundation’dan seyahat desteği aldığını bildirmiştir.

Çıkar ilişkisi beyanı: Togu Novriansyah Turnip, DTU finansmanını və Otto Mønsted Foundation ilə seyahat geri ödemesi ilişkisini beyan etmiştir. Diğer tədqiqatçılar tədqiqatyı etkiləyebiləcek bilinen bir mali və ya kişisel ilişki bildirmemiştir.

Bu Türkçe makale, yüklenen 19 sayfalık tədqiqatnın metni, tabloları, grafik və şemaları baştan sona incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel üsul, aparat xüsusiyyətləri, keçid sayıları, gecikməler, yaddaş değerleri və kriptoqrafiyak işlem süreleri yalnızca tədqiqatda sunulan vəriləre dayanmaktadır. Dış mənbəlar yalnızca başlıq, müəlliflar, qurumlar, DOI, platform, yüklenme tarihi və nəşr vəziyyətunun bibliyografik doğrulaması amacıyla istifadə edilmişdir.

Tədqiqatnın sistem rolü açıklamalarında diqqət gerektiren bir uyğunsuzluq bulunmaktadır. Yöntem və deney şemasında Jetson Orin Nano ilə Raspberry Pi 4B müştəri, PC ise servərdur; bazı sonraki ifadeler kartlardan servər rolündeymiş gibi söz etmektedir. Bu məqaləde görsel deney düzeneği və ayrıntılı üsul açıklaması esas alınmıştır.

Tartışma bölümündeki KEMTLS değerlendirmesinde Raspberry Pi 4B L5 imza üretim süresi yaklaşık 0,64 ms olarak yazılmıştır. Ana nəticə tablosuna göre imza istehsalı 3,193 ms, 0,637 ms ise kapsullaşdırma süresidir. Bu səbəbdən Türkçe metinde ana nəticə tablosundaki değer istifadə edilmişdir.

Tədqiqatnın %2–5 oranı yalnızca yamalanmış liboqs tarafından zamanlanan kvant-sonrası işlemleri kapsamaktadır. Klasik eliptik eğri işlemleri və TLS yığınının kalan bölümleri ayrı ölçülmediğinden bu oran “toplam kriptoqrafiya maliyeti” olarak sunulmamıştır.

Sonuçlar, tək sanal CPU’lu servər, keçid başına iş sapı, eyni vaxtlı kilitli günlükleme, sabit simsiz test ortamı və bir dakikalık deney pencereleri üçün geçerlidir. Gerçek üretim sistemlerindeki kapasite, gecikmə və enerji istehlakı ayrıca doğrulanmalıdır.