Combiner Terikat Transkrip untuk Pembentukan Kunci Hibrida Pascakuantum yang Tahan Downgrade: Definisi, Bukti, dan Biaya pada Perangkat Tertanam

Pembentukan kunci hibrida menjalankan mekanisme enkapsulasi kunci (KEM) pascakuantum bersama primitif Diffie-Hellman klasik, sehingga kunci sesi tetap aman selama salah satu komponen tahan terhadap serangan. Desain ini kini distandardisasi dalam protokol Transport Layer Security, Secure Shell, dan Internet Key Exchange, dengan KEM kisi-modul terstandardisasi (ML-KEM) sebagai komponen pascakuantum.

KEM hibrida mengamankan kunci turunan, tetapi tidak integritas negosiasi yang memilih primitif mana yang digunakan. Protokol lengkap mengautentikasi negosiasi tersebut melalui transkrip handshake; KEM hibrida yang digunakan sebagai primitif drop-in berdiri sendiri, atau di dalam handshake minimal tanpa autentikasi transkrip, tidak mewarisi jaminan tersebut, dan penyerang aktif dapat menghapus opsi pascakuantum.

Penulis menanyakan apa yang harus dimuat oleh key schedule saja agar ketahanan downgrade menjadi properti lokal dari combiner. Mereka memberikan definisi berbasis permainan pada lapisan combiner dan membuktikan pemisahan dua sisi: combiner yang mengabaikan transkrip pasti mengalami downgrade, sedangkan combiner yang mengikat kunci sesi dan tag konfirmasi ke hash transkrip memblok

Penulis melaporkan hasil keamanan sekaligus kinerja.

**Keamanan.** Pemisahan dua sisi adalah hasil utamanya. Combiner yang mengabaikan transkrip pasti mengalami downgrade, artinya penyerang aktif selalu dapat menghapus opsi pascakuantum. Sebaliknya, combiner yang mengikat kunci sesi dan tag konfirmasi ke hash transkrip memblokir setiap upaya tersebut, hingga suku yang dapat diabaikan untuk hash transkrip 256-bit. Batas keamanan strongest-link yang eksplisit menunjukkan bahwa hibrida tetap setidaknya sekuat komponen terkuatnya.

**Kinerja.** Menggunakan model biaya terkalibrasi yang disusun dari pengukuran Cortex-M4 yang telah dipublikasikan, pengikatan transkrip menambahkan satu hash per pihak. Ini berjumlah sekitar 11,8% dari komputasi handshake tetapi hanya 1,5% dari energi yang mencakup radio. Yang penting, hal itu tidak menambahkan pesan atau byte pada saluran, sehingga tidak ada peningkatan overhead komunikasi.

**Validasi.** Setiap angka yang dilaporkan dihasilkan oleh harness yang dirilis dan lulus gerbang validasi 30 pemeriksaan, memastikan reproduktibilitas dan keandalan pengukuran.

Jaminan keamanan dapat dinyatakan sebagai:

\text{Adv}^{\text{downgrade}}_{\mathcal{A}