署名非依存のオンチェーンコミットメントによるセキュアなIoTエッジアクチュエーションのための改ざん防止プロビナンス
Tamper-Evident Provenance for Secure IoT Edge Actuation with Signature-Independent On-Chain Commitments
IoTエッジアクチュエーションでは、インシデント後も監査可能な記録が必要とされる。本稿では、決定記録と署名をオフチェーンに保持しつつ、Sui Moveコントラクトに32バイトのSHA-256アンカー、メタデータ、1バイトのスキーム識別子を格納する、暗号アジャイルなプロビナンスフレームワークを提案する。公開鍵とその台帳時間有効性ウィンドウは、履歴監査のためにオンチェーンに登録される。固定マルチキーエンドポイントでは、Ed25519、ML-DSA-44、SLH-DSA-SHA2-128f間で署名サイズが267倍異なってもコミットメントガスは同一であり、記録サイズが3301倍異なっても変化しない。異なるエンドポイント鍵セットは、評価されたローカルネットでの状態書き換えコストにより最大5.66%の変動をもたらす。Raspberry Pi 5では、ML-DSA-44の3回の実行中央値の平均は0.65ミリ秒で、署名レイテンシの変動係数は約78%であり、上位テールが顕著である。追加のクロス鍵・メッセージ測定では、PiではML-DSA鍵要因に名目上有意な結果は見られなかったが、デスクトップセッションでは2つのML-DSA-44鍵要因に名目上有意な結果があり、そのうち1つは72回の比較におけるボンフェローニ補正後も有意であった。これらの結果は鍵の独立性や分散の上限を確立するものではなく、永続的な鍵効果に関する不確実性を維持しつつ、観測された署名テールの予算計上を支持する。このフレームワークは、改ざん証拠と条件付きエンドポイント帰属を確立するが、テレメトリの物理的な真実性や署名作成時刻を保証するものではない。
- 決定記録と署名をオフチェーンに保持し、Sui Moveコントラクトに32バイトのSHA-256アンカー、メタデータ、1バイトのスキーム識別子を格納する暗号アジャイルなプロビナンスフレームワークを提案。署名方式非依存の設計を狙う。
- 固定マルチキーエンドポイントではEd25519・ML-DSA-44・SLH-DSA-SHA2-128f間で署名サイズが267倍、記録サイズが3301倍異なってもコミットメントのガスは同一。異なるエンドポイント鍵セットでは評価したローカルネットで状態書き換えコストが最大5.66%変動。
- Raspberry Pi 5上でML-DSA-44の3回実行中央値の平均は0.65ミリ秒だが、署名レイテンシの変動係数は約78%で上位テールが顕著。クロス鍵・メッセージ測定ではデスクトップセッションで2つのML-DSA-44鍵要因が名目上有意となり、うち1つは72回比較のボンフェローニ補正後も有意。
- フレームワークは改ざん証拠と条件付きエンドポイント帰属を確立するが、テレメトリの物理的な真実性や署名作成時刻は保証しないという限界を明示。鍵の独立性や分散の上限も確立せず、永続的な鍵効果には不確実性が残る。
IoTエッジの行為記録に、署名アルゴリズム非依存のオンチェーン・アンカー(Sui Moveに32バイトSHA-256)を置く設計で、Ed25519から耐量子のML-DSA-44/SLH-DSA-128fまで署名サイズが267倍、記録サイズが3301倍違ってもコミットメントのガス代が変わらない点は、PQC移行期のIoT監査基盤として実装コスト予見性が高いことを示す。Raspberry Pi 5上のML-DSA-44署名が中央値平均0.65msでも変動係数約78%とテールが重い事実は、エッジでの耐量子署名のレイテンシ予算設計に直結し、PQC対応チップ・エッジセキュリティ製品の需要判断で押さえるべき論点。ただし学術論文段階で商用採用・調達の裏付けはなく、投資判断には実証・標準化の進展待ち。