스마트 홈 환경에서 Harvest Now and Decrypt Later(HNDL) 공격은 장기적 프라이버시에 중대한 위협이 된다. 기존의 타원곡선 암호화(ECC) 기반 인증 시스템은 양자컴퓨터에서의 Shor 알고리즘을 통해 무력화될 수 있어, 이러한 위협을 완화하기가 어렵다. 본 연구에서는 스마트 홈 시스템의 자원 제약을 해결하기 위해 설계된 하이브리드 인증 및 키 교환 프로토콜을 제안하는 한편, HNDL 공격에 대응하기 위해 NIST 표준 사후양자암호(PQC)를 도입한다. 제안된 프로토콜은 다음 네 가지 간결한 단계로 동작한다: (1) 신원과 사전공유키(PSK)를 위한 설정 및 등록; (2) 사용자와 게이트웨이 간 ML-KEM을 이용한 키 합의; (3) PSK를 이용한 게이트웨이로부터 스마트 디바이스(SD)로의 세션 키 분배; (4) 모든 노드에서 확립된 키를 검증하기 위한 상호 인증. ProVerif 및 Scyther를 사용한 형식적 검증은 제안된 프로토콜의 보안을 확인하였으며, 통신 비용 7424비트를 달성하여 기존의 PQC 프로토콜에 비해 44–82% 감소를 나타냈다. 또한 제안된 프로토콜은 0.3205 ms의 실행 시간을 보였고, 기존의 ECC 기반 및 PQC 기반 방법에 각각 74–90% 및 60–74%의 향상을 달성하였다. 따라서 본 연구는 보안과 효율성 간의 실용적 균형을 달성하는 스마트 홈 환경용 양자 내성 인증 프로토콜을 제시한다.

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