Бул изилдөө, klasik eliptik eğri криптографияsini NIST tarafından standartlaştırılmış кванттан кийинки ML-KEM жана ML-DSA алгоритмдерıyla birleştiren гибриддик TLS 1.3 yapılandırmalarının Linux çalıştırabмененn четки IoT аппараттык жабдыкlarındaki performansını incelemiştir. NVIDIA Jetson Orin Nano жана Raspberry Pi 4B кардарleri; L1/L2, L3 жана L5 güжанаnlik kategorмененrinde, 5, 10, 15, 20 жана 50 бир убактагы байланыш иш агымыyla sınanmıştır. Toplam 30 deneyde 160.584 сервер tarafı жана 160.485 кардар tarafı кол алышуу kaydı oluşturulmuş; кол алышуу кечигүүsi, ML-KEM жана ML-DSA işlem süreleri, эс керектөөсү, CPU колдонулушу жана 95-процентиль’lik кезек кечигүүсү өлчөнгөн.

Ortalama TLS кол алышуу süresi bütün deney koşullarında bir saniyenin шартында kalmıştır. Beş кардарden 50 кардарye geçildiğinde ortalama кечигүү yapılandırmaya жана platforma göre yaklaşık 7,5–10,8 kat artmıştır. Ölçeklenme yaklaşık 20 бир убактагы байланышya kadar görece düzenli мененrlemiş, 20 менен 50 шилтеме арасында ise doğrusalın үстүндө büyümüştür. Elli кардарde L5 ortalaması Jetson Orin Nano менен başlatılan шилтемеlarda 848,8 ms, Raspberry Pi 4B менен başlatılan шилтемеlarda 870,0 ms’dir. Aynı koşullardaki 95-процентиль’lik değerler yaklaşık 1,79 saniyeye ulaşmıştır.

Изилдөөda ayrı zamanlanan кванттан кийинки ML-KEM жана ML-DSA işlemleri toplam кол алышуу süresinin yaklaşık %2–5’ini oluşturmuştur. Sunucuda en pahalı кванттан кийинки işlem ML-DSA tabanlı гибриддик кол тамга түзүү, кардарde ise кол тамганы текшерүүdır. Муну менен бирге bu oran bütün криптографияk işlemlerin maliyeti değildir; klasik ECDH жана ECDSA aşamaları ayrı zamanlanmamıştır. Мындан тышкары кол алышууnın тармак үстүндөn чыныгы bayt өлчөмү жана зымсыз шилтеме кечигүүsi kaydeтилmediğinden geri kalan sürenin ne kadarının сертификат өткөрүүı, TLS kayıt işleme, операциялык система, тармак же ölçüm günlüklemesinden булакlandığı doğrudan belirlenememektedir.

Түркия жагынан баалоо: Bulgular; Түркияда акылдуу фабрика тармакları, endüstriyel IoT geçitleri, энергия жана ulaşım sistemleri, yerel жасалма интеллект düğümleri жана uzun ömürlü güжанаnli haberleşme altyapıları geliştiren ekipler açısından маанилүү. Изилдөө, кванттан кийинки TLS’nin Raspberry Pi жана Jetson классı cihazlarda çalıştırılabildiğini, ancak бир убактагы байланыш mimarisinin көңүл бурууle tasarlanması gerektiğini көрсөтөт. Түркияда ишке ашыруу kararı маалыматlmeden önce yerel аппараттык жабдык modelleri, чыныгы оператор жана мекеме тармакları, kablolu жана зымсыз шилтемеlar, klasik TLS салыштырууsı, karşılıklı kimlik валидация, uzun süreli yük, elektrik керектөө жана чыныгы сертификат zincirleriyle yeni тестler yapılmalıdır. Бул изилдөөdan Түркиядаki bütün uç sistemlerde aynı кечигүүnin görüleceği, 50 fiziksel cihazın sorunsuz desбирleneceği же кванттан кийинки geçişin yalnızca yazılım güncellemesiyle tamamlanabмененceği sonucu çıkarılamaz.

Araştırmanın негизги сурооsu эмне?

TLS 1.3, internet жана өзгөчө тармакlardaki кардар–сервер шилтемеlarının gizliliğini жана kimlik валидацияsını sтармакlayan temel güжанаnlik protokollerinden biridir. Бирок TLS 1.3’ün günümüzde kullandığı klasik açık anahtarlı ыкмаlerin, yeterince кубатlü квант компьютерлери ortaya çıktığında kırılabмененceği öngörülmektedir.

Bu risk yalnızca gelecekte kurulacak шилтемеları ilgмененndirmez. Şifreli trafik bugün kaydeтилip мененride квант компьютериyla çözülebilir. Uzun süre gizli kalması gereken endüstriyel, sтармакlık, kamu же kritik altyapı маалыматleri açısından bu абал “азыр чогулт, кийин чеч” tehdidi oluşturur.

Geçiş döneminde сунушталган мамилеlardan biri, klasik жана кванттан кийинки ыкмаleri aynı TLS кол алышуусуnda birlikte kullanmaktır. Böylece iki bмененşenden biri gelecekte zayıflasa bменен diğerinin шилтемеyı koruması hedeflenir. Bunun bedeli daha büyük anahtarlar, сертификатlar, şifreli kapsüller жана санариптик кол тамгаlardır.

Araştırmanın негизги сурооsu şudur: Bu daha тармакır гибриддик TLS 1.3 кол алышууları, маалымат merkezinden daha sınırlı fakat mikrodenetleyicмененrden daha кубатlü Linux классı четки IoT cihazlarında kaç бир убактагы байланышya kadar kabul eтилebilir performans gösterebilir?

Hibrit кванттан кийинки TLS 1.3 эмне маанини билдирет?

Hibrit yapı, anahtar anlaşması жана kimlik валидацияsında klasik жана кванттан кийинки алгоритмдерı birlikte kullanır. Изилдөөda ачкыч капсулдаштыруу tarafında klasik ECDH менен ML-KEM; санариптик кол тамга tarafında klasik ECDSA менен ML-DSA eşleştirilmiştir.

• ML-KEM: TLS oturum anahtarının oluşturulmasına katkı sтармакlayan modül kafes tabanlı ачкыч капсулдаштыруу mekanizmasıdır. Изилдөөda eski ишке ашыруу adları olan Kyber-512, Kyber-768 жана Kyber-1024 колдонулган.
• ML-DSA: Sunucunun kimliğini жана кол алышуу transkriptini imzalayan modül kafes tabanlı санариптик кол тамга standardıdır. Изилдөөda ML-DSA-44, ML-DSA-65 жана ML-DSA-87 колдонулган.
• ECDH: Klasik eliptik eğri tabanlı ortak anahtar oluşturma ыкмасыdir.
• ECDSA: Klasik eliptik eğri tabanlı санариптик кол тамга ыкмасыdir.

Hibrit yapı, klasik жана кванттан кийинки bмененşenlerden en az biri güжанаnli kaldığı sürece шилтемеnın korunmasını amaçlar. Бирок изилдөө bu birleşimin криптографияk güжанаnlik ispatını değerlendirmemekte; uygulanmış yapılandırmaların performansını ölçmektedir.

Hangi güжанаnlik kategorмененri sınanmıştır?

L1/L2, L3 жана L5 kategorмененri kabaca giderek yükselen güжанаnlik düzeylerini temsil etmektedir. Güжанаnlik kategorisi arttıkça açık anahtar, өзгөчө anahtar, kapsül жана imza boyutları büyümektedir.

Hibrit сертификатda колдонулган imza өлчөмү Durum 1’de 2.495 bayt, Durum 2’de 3.418 bayt жана Durum 3’te 4.771 bayttır. Bu büyüme yalnızca matematiksel işlem süresini değil, сертификатnın TLS kayıt katmanından жана тармак үстүндөn taşınma maliyetini de artırabilir.

TLS 1.3 кол алышууsında кайсы işlemler yapılmaktadır?

Изилдөөnın 4. sayfasındaki akış şeması, гибриддик TLS 1.3 oturumunun temel sırasını көрсөтөт:

1. İstemci TCP шилтемеsını kurar.
2. İstemci, desбирlediği гибриддик anahtar grupları жана imza алгоритмдерıyla ClientHello mesajını gönderir.
3. Sunucu гибриддик ML-KEM жана ECDH bмененşenleriyle ortak sır oluşturur.
4. Sunucu гибриддик сертификатsını жана кол алышуу imzasını gönderir.
5. İstemci ML-KEM kapsülünü açar жана гибриддик imzayı doğrular.
6. Taraflar Finished mesajlarını doğruladıktan sonra şifreli ишке ашыруу маалыматsi aktarılır.

Изилдөөdaki süre ölçümü TCP üç yönlü шилтеме kurulumunu kapsamamaktadır. HTTP isteği жана yanıtı da TLS кол алышуусу bittikten sonra ayrı өлчөнгөн.

Deney düzeneğinde cihazların чыныгы rolleri nelerdir?

6. sayfadaki deney düzeneğine göre Jetson Orin Nano жана Raspberry Pi 4B кардар cihazlarıdır. TLS серверsu, Xeon W-2155 işlemcili Precision 5820 masaüstü bilgisayar үстүндөki бир sanal CPU’lu sanal makinede изилдөөktadır.

Her iki четки түзмөк өзгөчө bir IEEE 802.11 erişim noktasına зымсыз bтармакlanmış, сервер aynı тармакın kablolu tarafında yer almıştır. Bu düzen iki четки түзмөкın aynı yazılım yığınıyla karşılaştırılmasını sтармакlamıştır.

Муну менен бирге изилдөөnın bazı bölümlerinde Jetson жана Raspberry Pi’nin “сервер rolleri”nden söz eтилmektedir. Bu ifade, Şekil 2’deki sistem modeli жана ыкма açıklamasıyla uyumlu değildir. Sonuç tablolarındaki “сервер tarafı süre”, ortak PC серверsunun kaydettiği süreyi; platform adı ise шилтемеyı başlatan uç кардарyi көрсөтөт.

Ошондуктан deney, “Jetson же Raspberry Pi үстүндө çalışan TLS серверsuna 50 fiziksel cihaz bтармакlanması” biçiminde yorumlanmamalıdır.

Eşzamanlı кардар yükü кантип üretilmiştir?

Her четки түзмөкda seçмененn бир убактагы колдонуучу sayısı kadar C++ иш агымы oluşturulmuştur. Her иш агымы aşтармакıdaki жабык циклyü bir dakika boyunca aralıksız бирrarlamıştır:

1. TCP шилтемеsı kurma,
2. TLS 1.3 кол алышууsı,
3. 100 baytlık gövde içeren бир HTTP POST isteği,
4. Sunucudan yankı yanıtı alma,
5. Bтармакlantıyı kapatma,
6. Yeni шилтемеya başlama.

HTTP kalıcı шилтемеsı kapatılmıştır. Ошондуктан her ишке ашыруу isteği үчүн yeni bir TCP шилтемеsı жана yeni bir TLS кол алышуусу чыныгыleştirilmiştir.

Beş, 10, 15, 20 жана 50 düzeyleri bтармакımsız fiziksel cihaz sayısını değil, aynı cihazda aynı anda dönen шилтеме иш агымы sayısını көрсөтөт. Мындан тышкары иш агымдары арасында bekleme же sabit isбир ылдамдыкı bulunmamaktadır. Deney, açık döngülü чыныгы колдонуучу geliş modelinden çok sürekli azami yük oluşturan жабык циклlü bir stres тестidir.

Ortalama кол алышуу süreleri ne көрсөтөт?

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

Bu натыйжалар, daha yüksek güжанаnlik kategorмененrindeki büyük anahtar жана imza yapılarına geçmenin sabit bir ek süre değil, platforma жана бир убактагы yüke bтармакlı bir maliyet oluşturduğunu көрсөтөт.

“Bütün кол алышууlar bir saniyenin шартында” sonucu кантип okunmalıdır?

Bu ifade yalnızca aritmэтикалык ortalamalar үчүн doğrudur. Elli кардарli L5 deneylerinde ortalamalar yaklaşık 0,85–0,87 saniyedir. Бирок 95-процентиль’lik кечигүү Jetson кардарsiyle 1.792,5 ms, Raspberry Pi кардарsiyle 1.780,9 ms’ye ulaşmıştır.

Başka bir ifadeyle yüksek yükte шилтемеların маанилүү bir bölümü ortalamadan çok daha uzun sürmüştür. Gerçek zamanlı же kesin кечигүү sınırı olan sistemlerde yalnızca ortalama değere bakmak yeterli değildir.

Neden yaklaşık 20 кардарden sonra ölçeklenme bozulmuştur?

Beş кардарden 50 кардарye çıkıldığında Jetson Orin Nano менен başlatılan шилтемеlardaki ortalama кечигүү 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 кечигүүnin 10 kattan fazla büyümesi doğrusalın үстүндө ölçeklenmeye işaret etmektedir.

Изилдөө bu artışı öncelikle сервер tarafındaki isбир işleme çekişmesine bтармакlamaktadır. Sunucu:

• Tek sanal CPU үстүндө изилдөөktadır.
• Her yeni шилтеме үчүн ayrı жана kopuk bir иш агымы oluşturmaktadır.
• Her ölçüm olayında ortak bir kilit kullanmaktadır.
• Her kayıt satırından sonra файлyı бир убактагы olarak diske yazdırmaktadır.

Elli etkin шилтеме иш агымыnın бир sanal CPU үстүндө zamanlanması жана bütün günlük kayıtlarının бир kilit үстүндөn geçirilmesi, CPU yüzdesi %100’e ulaşmadan da bekleme kuyruğu oluşturabilir.

Ошондуктан натыйжа, кванттан кийинки TLS’nin doğal olarak 20 кардарde ölçeklenme sınırına ulaştığını göstermemektedir. Daha çok, изилдөөda колдонулган иш агымы жана günlükleme mimarisinin yaklaşık bu noktada кечигүү üretmeye başladığını көрсөтөт.

Кванттан кийинки matematik чыныгыten darboğaz değil midir?

Изилдөө, liboqs үчүнdeki ML-KEM жана ML-DSA giriş noktalarını mikrosaniye çözünürlüğünde ayrı zamanlamıştır. On кардарli deneyde сервер tarafındaki натыйжалар şöyledir:

İstemci tarafında anahtar üretimi, кол тамганы текшерүү жана капсула ачуу toplamı L5 шартында Jetson’da yaklaşık 1,14 ms, Raspberry Pi 4B’de 1,22 ms’dir. Sunucu жана кардар tarafındaki ölçülen OQS süreleri birlikte ele alındığında on кардарli deneylerde toplam кол алышуу süresinin yaklaşık %3,5–4,8’i elde eтилmektedir.

Bu, ölçülen ML-KEM жана ML-DSA çekirdeklerinin toplam sürenin küçük bir bölümünü oluşturduğunu кубатlü biçimde көрсөтөт. Бирок “bütün криптографияnin payı %2–5’tir” biçiminde genişletilmemelidir. Изилдөө:

• ECDH эсептөөsını ayrı zamanlamamıştır.
• ECDSA imza жана валидацияsını ayrı zamanlamamıştır.
• OpenSSL’in anahtar türetme жана kayıt şifreleme işlemlerini ayırmamıştır.
• Sertifika ayrıştırma жана ASN.1 işlemlerini ayrı ölçmemiştir.

Демек güжанаnli натыйжа, “ölçülen кванттан кийинки OQS işlemleri ana кечигүү bмененşeni değildir” ifadesidir.

Kalan кечигүүnin büyük гибриддик mesajlardan булакlandığı kanıtlanmış mıdır?

Изилдөө, кванттан кийинки işlem süresi менен toplam кол алышуу арасындаki büyük farkı гибриддик сертификат, anahtar paylaşımı жана imza mesajlarının taşınmasına; TLS абал makinesine; операциялык система тармак yığınına; зымсыз шилтемеya; иш агымы zamanlamasına жана günlüklemeye bтармакlamaktadır.

Bu yorum büyüyen anahtar жана imza boyutlarıyla uyumludur. Бирок doğrudan bir ayrıştırma yapılmamıştır. Deney sırasında:

• TLS кол алышуусуnın чыныгы тармак baytları yakalanmamıştır.
• Bтармакlantı RTT’si өлчөнгөн эмес.
• Wi-Fi шилтеме ылдамдыкı жана канал genişliği kaydeтилmemiştir.
• RSSI жана paket yeniden мененtimleri raporlanmamıştır.
• Çekirdek içi kopyalama же sistem çтармакrısı süreleri өлчөнгөн эмес.

Ошондуктан “маалымат taşıma ana darboğazdır” sonucu, ölçülmüş кванттан кийинки işlem süresinden geriye kalan kısmın yorumlanmasına dayanmaktadır. Makul fakat doğrudan ölçülmemiş bir çıkarımdır.

Raspberry Pi 4B эмне үчүн bazı тестlerde daha ылдам 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 кол алышуусу büyük ölçüde sıralı olduğundan Jetson’ın fazla çekirdekleri жана GPU’su бир oturumun süresini doğrudan azaltmamıştır.

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

Изилдөөчүлөр bunu küçük iş yüklerinde çekirdek saat ылдамдыкının, daha büyük L5 yüklerinde ise önэс жана эс bant genişliğinin önem kazanmasıyla açıklamaktadır. Bu yorum deney eğilimleriyle uyumludur; ancak iki kart yalnızca saat ылдамдыкı жагынан farklı değildir. Mikro mimari, önэс, эс türü, операциялык система, зымсыз аппараттык жабдык жана компилятор etkмененri aynı anda değişmektedir.

Ошондуктан изилдөө, farkın tam olarak ne kadarının saat ылдамдыкından же эс bant genişliğinden булакlandığını nicel olarak далилдебейт.

Bellek керектөө dтармакıtımı engelleyecek kadar yüksek midir?

Sunucu tarafındaki ortalama süreç belleği beş кардарde yaklaşık 12 MB, 50 кардарde yaklaşık 19–20 MB olmuştur. En yüksek эң жогорку değer L5 жана 50 кардар шартында 26,2 MB’dir.

İstemci tarafında 50 шилтеме иш агымыnda 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 үчүн bu değerler toplam kapasitenin küçük bir bölümüdür.

Sunucu belleğindeki artış шилтеме başına yaklaşık 150–200 kB olarak yorumlanmıştır. Güжанаnlik kategorisinin etkisi, бир убактагы кардар sayısının etkisine göre daha küçüktür.

CPU колдонулушу эмне үчүн yüzde 100’ün üzerine çıkmıştır?

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

Elli кардарde 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 бир sanal CPU менен sınırlandırılmıştır жана teorik üst sınırı %100’dür. En yüksek ortalama сервер колдонулушу %43 olarak өлчөнгөн. Düşük CPU колдонулушу, beklemenin bulunmadığı anlamına gelmez. Disk yazma, kilit, тармак жана zamanlama beklemeleri süreç CPU tüketmeden кечигүүyi büyütebilir.

Изилдөөda klasik TLS салыштырууsı эмне үчүн маанилүү?

Aynı аппараттык жабдык жана тармак koşullarında yalnızca ECDH/ECDSA kullanan klasik TLS 1.3 yapılandırması sınanmamıştır. Ошондуктан изилдөөdan aşтармакıdaki değerler çıkarılamaz:

• Hibrit TLS’nin klasik TLS’ye göre yüzde kaç daha жай olduğu,
• Hibrit yapı эмне үчүнiyle kaç ek bayt gönderildiği,
• Klasik TLS’nin бир убактагы кардар ölçeklenmesinin кантип olduğu,
• 20 кардарden sonraki bozulmanın ne kadarının PQC’ye özgü olduğu.

Изилдөө üç гибриддик güжанаnlik kategorisini birbirleriyle салыштырууktadır; klasik жана гибриддик TLS арасында doğrudan deneysel fark sunmamaktadır.

Изилдөөnın desбирlediği натыйжалар nelerdir?

• ML-KEM жана ML-DSA içeren üç гибриддик TLS 1.3 yapılandırması Jetson Orin Nano жана Raspberry Pi 4B кардарlerinde başarıyla çalıştırılmıştır.
• Ortalama кол алышуу süresi sınanan bütün koşullarda bir saniyenin шартында kalmıştır.
• Güжанаnlik kategorisi yükseldikçe кол алышуу süresi жана ölçülen кванттан кийинки işlem süresi artmıştır.
• Ölçülen ML-KEM жана ML-DSA işlemleri toplam кол алышуу süresinin küçük bir bölümünü oluşturmuştur.
• Yüksek бир убактагыlıkta ortalama жана 95-процентиль’lik кечигүү doğrusalın үстүндө büyümüştür.
• Sunucu жана кардар süreçleri sınanan yüklerde toplam CPU жана эс kapasitesini tüketmemiştir.
• Tek oturumlu sıralı bir жумуш жүгүnde yüksek çekirdek sayısı же GPU bulunması otomatik olarak daha kısa кол алышуу sтармакlamamıştır.

Изилдөө neyi далилдебейт?

• Uç kartların TLS серверsu olarak 50 bтармакımsız fiziksel кардарyi kabul edebildiğini göstermemektedir.
• Кванттан кийинки TLS’nin klasik TLS’ye göre ek maliyetini ölçmemektedir.
• Bütün криптографияk işlemlerin yalnızca %2–5 maliyet oluşturduğunu далилдебейт.
• Kalan кечигүүnin tam olarak кайсы bölümünün тармак, операциялык система, kopyalama же günlükleme olduğunu göstermemektedir.
• Yaklaşık 20 кардарlik ölçeklenme eşiğinin başka сервер mimarмененrinde de geçerli olduğunu göstermemektedir.
• Enerji керектөөni ölçmemektedir.
• Karşılıklı TLS kimlik валидацияsını, сессияны улантууyi же sıfır gidiş-dönüş шилтеме kurulumunu değerlendirmemektedir.
• Mobil тармак, чыныгы endüstriyel trafik же internet үстүндөn uzun mesafeli шилтеме koşullarını temsil etmemektedir.
• Bütün четки IoT kartlarında Raspberry Pi 4B’nin Jetson Orin Nano’dan daha ылдам olacтармакını göstermemektedir.

Изилдөөnın Yöntemi жана Bulguları

Donanım düzeni

Yazılım yığını

Deney matrisi

Toplam deney sayısı şu çarpımdan oluşmaktadır:

2 кардар platformu × 3 güжанаnlik yapılandırması × 5 бир убактагы байланыш düzeyi = 30 deney

Her deney bir dakika sürmüştür. Tamamlanan кол алышуу sayısı koşula göre 2.268 менен 10.641 арасында değişmiştir.

Изилдөөчүлөр 99 kayıtlık farkı bir dakikalık sürenin sonunda кардар sürecinin kapatılması sırasında серверda tamamlanan fakat кардар tarafına yazılamayan шилтемеlarla açıklamıştır.

Ölçüm araçları

TLS кол алышуу süresi, кардар жана серверdaki stream.handshake() çтармакrısının duvar saati süresi olarak өлчөнгөн. TCP шилтеме kurulumu жана HTTP маалымат өткөрүүı bu sürenin dışında tutulmuştur.

ML-KEM жана ML-DSA aşamaları yamalanmış liboqs менен ayrı zamanlanmıştır:

• OQS_KEM_keypair: Anahtar çifti üretimi,
• OQS_KEM_encaps: Kapsülleme,
• OQS_KEM_decaps: Kapsül açma,
• OQS_SIG_sign: İmza üretimi,
• OQS_SIG_маалыматfy: İmza валидацияsı.

Bellek жана CPU колдонулушу pidstat менен beş saniyede bir örneklenmiştir. Bir dakikalık deneyde az sayıda sistem örneği alınması, белгиle ara yük düzeylerindeki dalgalanmaların yorumunu sınırlamaktadır.

Ölçüm sisteminin kendi oluşturduğu ek yük

Her кол алышуу жана криптографияk işlem kaydı ortak bir mutex үстүндөn файлya yazılmış жана her satırdan sonra flush() же fflush() çтармакrılmıştır. Böylece kayıt kaybı azaltılmış fakat çok sayıda иш агымы aynı файл kilidi жана disk yazma yolu үчүн beklemek zorunda kalmıştır.

Bu etki bütün deneylerde aynı kod kullanıldığı үчүн салыштырууların tutarlılığını tamamen ortadan kaldırmaz. Бирок бир убактагыlık arttıkça ölçüm sisteminin kendi кечигүүsi de büyüdüğünden yüksek yük натыйжаларı üretim ortamındaki yalın TLS серверsunu doğrudan temsil etmez.

İstemci tarafındaki кванттан кийинки işlem süreleri

İstemcide en yüksek бир işlem кол тамганы текшерүүdır. Güжанаnlik kategorisi yükseldikçe bütün aşamalardaki süre artmış, ancak toplam OQS süresi on кардарde yaklaşık 1,2 ms’nin шартында kalmıştır.

Yüzde 95’lik кечигүүnin önemi

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

Bu genişleme, yüksek yükte yalnızca ortalamanın artmadığını, шилтемеlar арасындаki performans değişkenliğinin de büyüdüğünü көрсөтөт. Kuyruk oluşumu bazı кол алышууlarını diğerlerinden çok daha uzun hâle getirmiştir.

Sunucu belleği жана CPU değerleri

Sunucu маалыматleri Jetson кардарsiyle yapılan deneyler sırasında жетишпегенsiz kaydeтилmiştir. Raspberry Pi deneylerindeki paralel сервер kayıtları жетишпеген olduğu үчүн ana tabloda kullanılmamıştır. Sunucu yazılımı жана аппараттык жабдыкı aynı olsa da bu жетишпегенlik iki deney grubunun сервер булак керектөөni doğrudan салыштырууyı engellemektedir.

Uygulama mesaj boyutları neyi көрсөтөт?

Sunucu her deneyde ишке ашыруу katmanında 237 bayt almış жана 219 bayt göndermiştir. Bu değerlerin güжанаnlik kategorisine göre değişmemesi beklenen bir натыйжаtur; анткени ölçülen bölüm кол алышууdan sonra gönderмененn sabit HTTP isteği жана yanıtıdır.

Bu sayılar гибриддик TLS сертификатlarının, anahtar paylarının же кол алышуу imzalarının тармакdaki boyutunu göstermemektedir. Gerçek кол алышуу trafiği paket yakalama ыкмасыyle өлчөнгөн эмес.

Sonuçların güжанаnilirliğini artırmak үчүн gereken deneyler

• Aynı аппараттык жабдык жана yazılımla yalnız klasik TLS 1.3 temel çizgisinin eklenmesi,
• Jetson Orin Nano жана Raspberry Pi 4B’nin TLS серверsu rolünde ayrıca sınanması,
• Bтармакımsız fiziksel кардарlerle dтармакıtık yük oluşturulması,
• Kapalı döngü yerine denetlenebilir açık döngülü isбир ылдамдыкlarının kullanılması,
• Tek иш агымы–шилтеме modeli yerine olay güdümlü сервер жана sabit işçi havuzu салыштырууsı,
• Ölçüm kayıtlarının эсte tamponlanarak deney sonrasında yazılması,
• Birden fazla sanal CPU жана farklı сервер çekirdek sayılarının sınanması,
• TLS кол алышуусуnın paket yakalama ыкмасыyle чыныгы bayt boyutunun ölçülmesi,
• RTT, RSSI, Wi-Fi ылдамдыкı, канал genişliği жана paket yeniden мененtimlerinin kaydeтилmesi,
• Her koşulun farklı zamanlarda en az birkaç bтармакımsız deney olarak бирrarlanması,
• Enerji керектөөnin haricî кубат ölçerle doğrudan ölçülmesi,
• Karşılıklı TLS, сессияны улантуу жана uzun ömürlü шилтеме senaryolarının incelenmesi,
• Raspberry Pi 5, farklı ARM kartları, endüstriyel geçitler жана mikrodenetleyicмененrle тышкы валидация,
• ML-KEM dışında HQC gibi farklı кванттан кийинки алгоритмдерın karşılaştırılması.

Kaynak жана Yöntem Notu

Изилдөөnın 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 жана César Vargas-Rosales

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

Eş katkı bilgisi: Изилдөөda eşit katkı же eş birinci авторlık beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu автор: Togu Novriansyah Turnip

Kurumlar:

• Department of Engineering Technology, Technical Uniжанаrsity 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: Изилдөө bir dergide yayımlanmamıştır.

Özgün dergi жарыялооevi: Bulunmamaktadır.

Yayın platformu: SSRN

Yüklenme tarihi: 24 Haziran 2026

Yayın yılı: 2026

Sayfa sayısı: 19

Kaynak türü: Kontrollü deneysel тармак жана sistem performansı preprinti

Hakemlik абалu: Изилдөө рецензиядан өткөн эмес. Her sayfada “Preprint not peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Resmî шилтеме:SSRN изилдөө sayfası

Kaynak kodu: Изилдөөчүлөр deneylerde колдонулган lily-pqc ишке ашырууsının açık булак kodunu GitHub deposunda paylaştıklarını bildirmiştir.

Finansman: Изилдөө Technical Uniжанаrsity of Denmark bursuyla desбирlenmiştir. Togu Novriansyah Turnip ayrıca Otto Mønsted Foundation’dan seyahat desteği aldığını bildirmiştir.

Çıkar ilişkisi beyanı: Togu Novriansyah Turnip, DTU finansmanını жана Otto Mønsted Foundation менен seyahat geri ödemesi ilişkisini beyan etmiştir. Diğer изилдөөчүлөр изилдөөyı etkмененyebмененcek bilinen bir mali же kişisel ilişki bildirmemiştir.

Bu Түркçe makale, yüklenen 19 sayfalık изилдөөnın metni, tabloları, grafik жана şemaları baştan sona incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel ыкма, аппараттык жабдык белгилери, шилтеме sayıları, кечигүүler, эс değerleri жана криптографияk işlem süreleri yalnızca изилдөөda sunulan маалыматlere dayanmaktadır. Dış булакlar yalnızca аталыш, авторlar, мекемеlar, DOI, platform, yüklenme tarihi жана жарыялоо абалunun bibliyografik валидацияsı amacıyla колдонулган.

Изилдөөnın sistem rolü açıklamalarında көңүл буруу gerektiren bir ыраатсыздык bulunmaktadır. Yöntem жана deney şemasında Jetson Orin Nano менен Raspberry Pi 4B кардар, PC ise серверdur; bazı sonraki ifadeler kartlardan сервер rolündeymiş gibi söz etmektedir. Бул макалаde görsel deney düzeneği жана ayrıntılı ыкма açıklaması esas alınmıştır.

Tartışma bölümündeki KEMTLS değerlendirmesinde Raspberry Pi 4B L5 imza üretim süresi yaklaşık 0,64 ms olarak yazılmıştır. Ana натыйжа tablosuna göre кол тамга түзүү 3,193 ms, 0,637 ms ise капсулдаштыруу süresidir. Ошондуктан Түркçe metinde ana натыйжа tablosundaki değer колдонулган.

Изилдөөnın %2–5 oranı yalnızca yamalanmış liboqs tarafından zamanlanan кванттан кийинки işlemleri kapsamaktadır. Klasik eliptik eğri işlemleri жана TLS yığınının kalan bölümleri ayrı ölçülmediğinden bu oran “toplam криптография maliyeti” olarak sunulmamıştır.

Sonuçlar, бир sanal CPU’lu сервер, шилтеме başına иш агымы, бир убактагы kilitli günlükleme, sabit зымсыз тест ortamı жана bir dakikalık deney pencereleri үчүн geçerlidir. Gerçek üretim sistemlerindeki kapasite, кечигүү жана энергия керектөө ayrıca doğrulanmalıdır.