이 논문은 IoT 기기에서 포스트양자서명 표준 ML-DSA(CRYSTALS-Dilithium)의 성능을 개선하기 위한 체계적 문헌고찰로, 115건의 데이터베이스 검색과 22건의 추가 자료 중 40편의 연구를 선별해 분석했다. ARM Cortex-M4에서 Dilithium3 서명은 평균 10,667킬로사이클, 검증은 2,321킬로사이클이 소요되며, 해싱에 사용되는 Keccak/SHAKE 함수가 소프트웨어 비용의 최대 요인으로 확인됐다. 아키텍처 특화 Keccak 최적화는 해싱 비중을 2.46~5.03%포인트만 줄이는 데 그친 반면, 자매 스킴인 Kyber에서 Keccak을 경량 해시 Ascon으로 교체하자 사이클은 24~25%, 메모리는 2~8% 감소했다. 그러나 이 대체를 ML-DSA에 실제 적용한 동료심사 연구는 아직 없어, 저자들은 호출 지점별 Dilithium-Ascon 평가를 후속 연구의 최우선 과제로 제시한다.
- •115건 데이터베이스 검색과 22건 추가 자료 중 40편을 선정한 체계적 문헌고찰(PRISMA 2020 기준)
- •Cortex-M4에서 Dilithium3 서명 10,667kc·검증 2,321kc, Cortex-M7에서 Dilithium2 검증 1,429kc(6.6ms) 소요
- •아키텍처 특화 Keccak 최적화는 해싱 비중을 2.46~5.03%p만 감소시켜 병목 해소에 한계
- •Kyber에서 Keccak→Ascon 교체 시 사이클 24~25%, 메모리 2~8% 절감되나 ML-DSA 적용 연구는 전무
- •호출 지점별 Dilithium-Ascon 대체 평가를 IoT 포스트양자서명 최적화의 우선 과제로 제안
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A Systematic Literature Review on Optimising CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA) Performance for IoT Devices via Lightweight Hashing
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Background: The migration to post-quantum cryptography confronts resource-constrained Internet of Things (IoT) devices with a material performance cost. CRYSTALS-Dilithium, standardised as the Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm (ML-DSA) in FIPS 204, fixes the Keccak-based SHAKE functions as its only symmetric primitives, and profiling on embedded platforms identifies hashing as the largest single contributor to the scheme’s software cost. This review synthesises the performance evi
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