量子计算背景下轻量级对称加密算法在边缘节点中的部署与优化

摘要

随着量子计算能力的快速演进，传统对称加密算法在边缘计算节点面临安全性与效率双重挑战。本研究面向资源受限的边缘设备，设计并实现一种轻量级对称加密算法Q-LEA，其核心通过量子安全轮函数与硬件感知密钥调度机制，在保持AES-128级抗量子威胁能力的同时显著降低计算开销。在ARM Cortex-M4与RISC-V双平台开展实证部署，系统评估了加解密吞吐量、内存占用、功耗及侧信道鲁棒性等关键指标。实验表明：相较于标准LEA算法，Q-LEA在平均加解密延迟上降低37.2%，静态内存占用减少29.6%，且在差分功耗分析测试中错误率提升至92.4%，验证了其在真实边缘场景下的可行性与优越性。