electricsheepafrica/africa-pqc-migration-synthetic

该数据集名为非洲PQC迁移成本（合成），旨在评估在非洲实际运行的受限基础设施（如2G/USSD、POS、SIM小程序）上实施后量子密码（PQC）迁移的成本。数据集基于NIST FIPS 203/204/205标准与非洲信道特征（如2G GPRS、USSD会话限制）的确定性模型，提供了后量子算法（如ML-KEM-768）与传统算法（如X25519、RSA）在密钥大小、TLS握手开销和延迟方面的比较。关键发现包括：ML-KEM-768公钥比X25519大37倍，需要7条USSD消息，与移动货币传输不兼容；混合X25519+ML-KEM-768每次TLS握手增加2,272字节；在2G GPRS上导致额外454毫秒握手延迟。数据集包含三个CSV文件：ds7_channel_feasibility.csv（信道可行性分析）、ds7_handshake_overhead.csv（握手开销分析）和ds7_algorithm_sizes.csv（算法大小比较）。数据为合成模型，非实地测量，实际影响取决于会话重用和堆栈细节。license: CC BY 4.0 language: - en pretty_name: 非洲后量子密码（Post-Quantum Cryptography, PQC）迁移成本（合成数据集） tags: - africa - cryptography - post-quantum - pqc - security - harvest-now-decrypt-later - tls - cybersecurity - synthetic - ml-kem - ussd - mobile-money - migration-cost size_categories: - n<1K --- # 非洲后量子密码迁移成本（合成数据集） *Electric Sheep Africa · 后量子密码暴露集群 · 数据集DS-7 · v0.1* 目前，国家行为体正在记录非洲的数字基础设施，其假设前提是量子计算机问世后（据美国国家标准与技术研究院、美国国家网络安全中心、欧盟网络安全局估计，量子计算机将于2030至2035年问世），这些基础设施的数据可被解密。本数据集即为支撑该论断的非洲本土化证据之一。 ## 本数据集解答的问题 在非洲实际部署的受限基础设施（2G网络、USSD、销售点终端、SIM卡小程序）上，开展后量子密码迁移的成本如何？ ## 核心发现（版本0.1） - ML-KEM-768公钥（1184字节）的大小是X25519密钥份额的37倍，且需要7条USSD消息进行传输——其结构与带内*123#移动支付传输协议不兼容。 - 混合X25519+ML-KEM-768密钥交换方案会使每次TLS握手额外增加2272字节的开销。 - 在2G GPRS网络上，这会导致握手延迟增加454毫秒。 ## 数据集文件 ### `ds7_channel_feasibility.csv`（共7行） | 列名 | 示例 | |---|---| | `channel` | 2G GPRS | | `throughput_kbps` | 40.0 | | `extra_hybrid_pqc_bytes_per_handshake` | 2272 | | `added_handshake_latency_ms` | 454.4 | | `ussd_messages_for_mlkem_pk` | nan | | `applet_budget_kb` | nan | | `verdict` | 高成本——握手延迟增加454.4毫秒 | | `note` | 语音时代数据，撒哈拉以南非洲农村地区主流场景 | ### `ds7_handshake_overhead.csv`（共4行） | 列名 | 示例 | |---|---| | `handshake` | TLS1.2 RSA密钥交换（无完美前向保密） | | `client_kex_bytes` | 256 | | `server_kex_bytes` | 256 | | `total_kex_bytes` | 512 | | `delta_vs_classical_pfs_bytes` | 448 | | `quantum_safe` | 否 | | `note` | 无完美前向保密——完全暴露于先收集后解密风险 | ### `ds7_algorithm_sizes.csv`（共13行） | 列名 | 示例 | |---|---| | `algorithm` | RSA-2048 | | `family` | 经典 | | `role` | 密钥交换+签名 | | `public_key_bytes` | 256 | | `secret_or_ciphertext_bytes` | 256 | | `signature_bytes` | 256 | | `quantum_safe` | 否 | | `source` | RFC 8017 | ## 构建方法 本数据集基于已发布的NIST FIPS 203/204/205标准中的密钥与签名尺寸，与经典RSA/ECC算法尺寸进行对比，构建确定性模型，并将其应用于非洲地区的信道场景（2G GPRS、USSD会话、EDGE、3G、销售点终端、SIM卡小程序）。本数据集未依赖真实网络数据，仅通过算法尺寸参数即可完全复现。 ## 数据来源 美国国家标准与技术研究院FIPS 203/204/205标准；全球移动通信系统协会（GSMA）设备配置文件；USSD消息182字节长度限制。 ## 局限性 本数据集仅为传输成本的合成模型，而非实地测量结果。实际影响取决于会话复用机制与协议栈的具体实现。 ## 引用方式 Electric Sheep Africa (2026). 非洲后量子密码迁移成本（合成数据集）(africa-pqc-migration-synthetic). 非洲密码暴露与后量子风险数据集集群. Hugging Face. https://huggingface.co/datasets/electricsheepafrica/africa-pqc-migration-synthetic bibtex @dataset{esa_africa_pqc_migration_synthetic_2026, title = {非洲后量子密码迁移成本（合成数据集）}, author = {Electric Sheep Africa}, year = {2026}, publisher = {Hugging Face}, url = {https://huggingface.co/datasets/electricsheepafrica/africa-pqc-migration-synthetic} } ## 数据集集群组成 本数据集为Electric Sheep Africa构建的**非洲密码暴露与后量子风险**数据集集群中的8个数据集之一。其余数据集分别涵盖TLS部署、证书颁发机构依赖、算法清单、海底电缆拓扑、互联网交换点/路由暴露、监管空白、事件历史以及后量子密码迁移成本等主题。可访问[electricsheepafrica](https://huggingface.co/electricsheepafrica)机构页面查看完整数据集集合。 ## 研究方法与伦理准则 所有数据采集均为被动操作，仅使用公开数据或针对公开可访问端点执行标准TLS握手（与浏览器的握手流程一致），未实施任何拦截、恶意利用行为，也未获取非授权访问权限。本版本v0.1的所有数据均可通过开源采集代码复现。

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

该数据集基于确定性模型构建，核心方法是将NIST FIPS 203/204/205标准中定义的后量子密码算法（如ML-KEM-768）的密钥与签名尺寸，与经典RSA/ECC算法的对应指标进行系统比对。随后，将这些尺寸数据应用于非洲典型受限通信信道的特征参数——包括2G GPRS、USSD会话、EDGE、3G、POS终端及SIM卡小程序等场景。该模型无需实际网络环境，所有结果完全基于公开的算法尺寸与信道特征参数复现，保证了数据的可验证性与透明性。

使用方法

数据集以三个CSV文件形式组织：ds7_channel_feasibility.csv（7行）记录了各通信信道在混合后量子握手下的额外字节数、延迟与可行性结论；ds7_handshake_overhead.csv（4行）对比了多种TLS握手模式中的密钥交换开销与量子安全性；ds7_algorithm_sizes.csv（13行）则提供了经典与后量子算法的公钥、密钥及签名尺寸明细。研究者可直接加载CSV文件进行定量分析，或将数据作为输入，结合自身网络模型进一步评估后量子迁移对特定非洲应用场景的影响。

背景与挑战

背景概述

随着量子计算技术的迅猛发展，传统公钥密码体制（如RSA和ECC）面临被量子计算机破解的严峻威胁，后量子密码（PQC）迁移已成为全球网络安全领域的关键议题。在此背景下，Electric Sheep Africa于2026年发布了africa-pqc-migration-synthetic数据集，聚焦非洲大陆独特的数字基础设施约束，系统量化后量子密码迁移的成本与可行性。该数据集由非洲密码暴露与后量子风险集群（共八个数据集）构成，核心研究问题在于评估ML-KEM等PQC算法在2G/USSD、移动支付POS终端及SIM卡应用等资源受限环境中的部署代价。数据集通过确定性的模型计算，揭示了ML-KEM-768公钥尺寸（1184字节）是X25519的37倍，在典型非洲移动支付通道中需7条USSD消息方可传输，严重挑战现有基础设施的兼容性。这一研究成果为全球密码学界、政策制定者及电信运营商提供了首个区域特异性数据支撑，凸显了非洲在PQC迁移中可能面临的结构性滞后风险。

当前挑战

该数据集所解决的核心领域挑战在于后量子密码迁移过程中非洲数字基础设施的强约束条件。传统宽带优化方案无法直接应用于2G GPRS（40 kbps）、USSD会话（182字节消息限制）及POS终端等窄带环境，导致ML-KEM-768的公钥传输需增加454毫秒的握手延迟，与移动支付所需的亚秒级响应严重冲突。构建过程中的挑战则源于数据的稀缺性与合成建模的局限性。由于非洲缺乏大规模的现场测量数据，研究团队不得不依赖NIST FIPS标准中的密钥尺寸、GSMA设备性能报告及USSD协议限制，通过确定性模型推导迁移成本，而非基于实际网络流量观测。这导致数据集结果可能忽略会话复用机制、协议栈优化及不同运营商实现差异带来的现实变数，且样本量极小（核心表格仅7行），需后续版本结合现场测量与实地部署反馈进行校准。

常用场景

经典使用场景

在非洲数字基础设施向抗量子密码（PQC）迁移的背景下，该数据集聚焦于评估ML-KEM等后量子算法在受限通信信道上的可行性。通过模拟2G GPRS、USSD会话、POS终端及SIM卡应用等典型场景，数据集以确定性模型量化了PQC公钥与握手负载对信道吞吐量、延迟及消息分片的影响。例如，一个ML-KEM-768公钥需占用7条USSD消息，远超传统X25519的传输效率，这一量化结果为评估非洲移动支付等关键服务的量子迁移成本提供了基准。

解决学术问题

该数据集系统性地解决了后量子密码在资源极度受限基础设施中部署的量化评估难题。传统研究多关注PQC算法在通用计算环境中的性能，而非洲依赖的2G/USSD信道具有严格的字节限制与高延迟特性，导致标准PQC参数集在此类环境中可能完全不可行。数据集通过构建信道-协议-算法三层代价模型，揭示了Harvest-Now-Decrypt-Later（HNDL）攻击威胁下，非洲数字基础设施面临的独特量子迁移风险，填补了区域特性与密码学前沿交叉研究的空白，为发展中国家的抗量子密码策略制定提供了数据驱动的学术支撑。

实际应用

在现实世界中，该数据集直接服务于非洲金融科技与电信行业的量子安全升级规划。例如，移动货币运营商可依据数据集中每笔TLS握手增加的454毫秒延迟，评估在2G网络上启用混合X25519+ML-KEM-768密码套件对用户体验的影响；非洲标准制定机构可基于USSD信道无法承载ML-KEM公钥的结论，提前规划通道升级或采用替代协议（如预共享密钥模式）。此外，数据集为POS终端供应商、SIM卡应用开发者提供了PQC公钥与秘密存储的字节预算基准，指导其在不突破现有硬件内存限制的前提下实现抗量子安全加固。

数据集最近研究

最新研究方向

该数据集聚焦于后量子密码学迁移在非洲受限基础设施上的可行性评估，其前沿研究方向在于量化ML-KEM等后量子算法在2G/USSD、POS及SIM应用等低带宽、高延迟环境中的部署代价。与‘先收割后解密’威胁热点紧密相关，数据集揭示了非洲数字基础设施正面临的结构性风险——经典密钥交换向混合或纯后量子协议迁移将导致握手时延剧增与信道不兼容，直接冲击移动货币等核心服务的实时性与可靠性。这项研究为区域定制化的密码学过渡路径提供了关键数据支撑，推动了全球量子安全迁移策略从通用模型向地域性真实约束的纵深演进。