Post-Quantum CPPA via Traceable Zero-Knowledge Ring Signatures for Zero-Trust Consumer IoT

Soufiane Ben Othman

doi:10.1109/tce.2026.3734525

Post-Quantum CPPA via Traceable Zero-Knowledge Ring Signatures for Zero-Trust Consumer IoT

2026-09-17

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Soufiane Ben Othman

DOI：10.1109/tce.2026.3734525

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在零信任架构（ZTA）内消费者物联网（CIoT）设备的快速增长需要提供后量子安全、隐私和问责的认证机制。传统的使用RSA或ECC的公钥基础设施（PKI）易受Shor算法的量子攻击，而现有的环签名方案缺乏条件可追溯性或零信任集成。本文提出量子环-ZT（QuantumRing-ZT），一种条件隐私保护认证（CPPA）框架，整合基于格的可追溯零知识环签名与零信任策略执行。该方案提供：(1)基于模数-LWE和模数-SIS假设的后量子安全；(2)计算签名者匿名性，猜测概率为1/N；(3)通过t-of-k阈值解密实现条件可追溯性；(4)针对双重签名的领域特定可链接性；(5)通过多因素信任评分实现持续零信任合规。我们提出一个八步构造，在量子随机预言模型（QROM）中进行形式化安全证明，并在ESP32-C3和树莓派4上验证。实验结果显示：签名延迟为61.5 ms（比基准格环签名快33.4%），当N=64时签名大小为11.2 KB（比线性增长方案减少2.1倍），能耗为9.8 mJ（比可比可追溯方案改善30.5%）。与Dilithium3相比，量子环-ZT增加了完全匿名性和可追溯性，签名开销增加26.3%。结果表明，该方案适用于电池寿命1.5年、每分钟1次签名的电池供电CIoT部署。

Keyword:

Post-Quantum Cryptography

Lattice-Based Signatures

Traceable Ring Signatures

Zero-Trust Architecture

Conditional Privacy

Module-LWE

Zero-Knowledge Proofs

Post-Quantum CPPA via Traceable Zero-Knowledge Ring Signatures for Zero-Trust Consumer IoT

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