معماری امنیتی یکپارچه پساکوانتومی برای شبکه های نسل آتی ارائه چارچوب ISaaS و استراتژی مهاجرت ترکیبی در ۵G و ۶G

ظهور رایانش کوانتومی، عملی با الگوریتم هایی مانند شور اساس ریاضی سیستم های رمزنگاری کلید عمومی کنونی (نظیر RSA و ECC را تهدید می کند. این تهدید برای شبکه های ۵G و در حال ظهور ۶G حیاتی است چرا که معماری امنیتی آنها همچنان بر الگوریتم های آسیب پذیر کلاسیک متکی است. این مقاله با هدف ارائه ی تحلیلی جامع و بین رشته ای به بررسی چالش ها، راهکارها و چشم اندازهای پیاده سازی رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) در شبکه های موبایل نسل آینده می پردازد. ابتدا با مرور سیستماتیک، پیشینه شکاف موجود در ادبیات علمی پیرامون ادغام بهینه ی PQC با ملاحظات کارایی شبکه های ۵G_۶G شناسایی می شود. سپس مبانی تهدید کوانتومی، خانواده های الگوریتمی (PQC) با تاکید استانداردهای NIST مانند CRYSTALS-Kyber و CRYSTALS-Dilithium و معماری امنیتی این شبکه ها تشریح می گردد. چالش های محوری ادغام در چهار حوزه تحلیل می شوند: کارایی، سربار (اندازه کلید و محاسباتی)، سازگاری و استقرار، مدیریت گذار (ترکیبی)، استانداردسازی و امنیت در لایه های مختلف معماری. در پاسخ، راهکارهای عملی شامل استراتژی رمزنگاری ترکیبی برای مهاجرت تدریجی در ۵G و یک چارچوب معماری نوآورانه با نام «امنیت-به-عنوان-یک-سرویس-یکپارچه ISaaS» برای طراحی ذاتی امنیت در ۶G پیشنهاد می شود. چارچوب ISaaS بر سه ستون استوار است: لایه ی پایه ی PQC با قابلیت انعطاف پذیری پویه، لایه ی هویت تقویت شده با مکانیزم های سخت افزاری و لایه ی نظارت خودمختار مبتنی بر هوش مصنوعی. نقش مکمل توزیع کلید کوانتومی (QKD) نیز بررسی می شود. ارزیابی کمی نشان می دهد الگوریتم هایی مانند Kyber با وجود افزایش تاخیر برای بسیاری از کاربردها قابل قبول هستند. در نهایت جهت گیری های آینده شامل پیوند PQC با هوش مصنوعی، امنیت سخت افزاری ضد کوانتومی و استانداردسازی ترسیم می شود. نتیجه گیری بر فوریت اقدام و ضرورت همکاری گسترده ی بین المللی برای ساخت زیرساخت های ارتباطی مقاوم در عصر کوانتومی تاکید دارد.

کلیدواژه ها:

رمزنگاری پساکوانتومی ، معماری امنیتی شبکه های ، رمزنگاری ترکیبی کوانتومی کلاسیک ، شناسه فیزیکی غیر قابل کلون سازی ، استانداردسازی ، GPP برای امنیت کوانتومی