Một phép đo hiệu năng cần có thiết bị, tác vụ, phương pháp và độ không đảm bảo — chứ không chỉ một con số có vẻ nhanh.
Không có một tỷ lệ phần trăm tiêu hao pin chung nào của ML-KEM-768 trên Android có thể được khẳng định một cách có cơ sở. Chi phí phụ thuộc vào cách triển khai, điện thoại, việc thiết lập phiên, tần suất làm mới khóa và hoạt động của mạng. Một phép đo hiệu năng mật mã cho kết quả nhanh trên máy tính để bàn không chứng minh được thời lượng pin của một ứng dụng nhắn tin di động hoàn chỉnh.
Bài viết này giải thích những gì có thể tính từ tiêu chuẩn và những gì cần đo lường. Không có phép đo hiệu năng pin nào của Livara trên Android được thực hiện cho bài viết này. Quy trình dưới đây là một kế hoạch thử nghiệm, không phải tuyên bố về kết quả đã đo được.
Tiêu chuẩn cho chúng ta biết điều gì
ML-KEM là một cơ chế đóng gói khóa: cơ chế này giúp thiết lập một bí mật chung mà giao thức có thể dùng cho mã hóa đối xứng. Theo FIPS 203, ML-KEM-768 có khóa đóng gói dài 1184 byte và bản mã dài 1088 byte. Hai đối tượng này có tổng kích thước là 2272 byte.
Tổng đó không phải toàn bộ kích thước của quá trình bắt tay trong một giao thức nhắn tin, cũng không nhất thiết là lượng lưu lượng mạng tăng thêm. Chứng chỉ, chữ ký, vật liệu khóa cổ điển, việc đóng khung, mã hóa biểu diễn, khóa được lưu đệm và truyền lại đều có thể làm thay đổi số byte thực sự được gửi đi. “768” là mã định danh của bộ tham số, không phải độ dài bí mật chung 768 bit; bộ tham số này hướng tới mức an toàn loại 3 của NIST.
| Đại lượng | Do thuật toán quy định hay cần đo? |
|---|---|
| Độ dài khóa đóng gói và bản mã | Do bộ tham số ML-KEM được chọn quy định |
| Thời gian tạo khóa, đóng gói và giải đóng gói | Đo trên cách triển khai và thiết bị thực tế |
| Số byte của toàn bộ quá trình thiết lập phiên | Đo giao thức, bao gồm đóng khung và các lần thử lại |
| Độ trễ gửi từ đầu đến cuối | Đo đồng thời ứng dụng và mạng |
| Năng lượng cho mỗi tác vụ | Đo bằng thí nghiệm có kiểm soát ở cấp thiết bị |
Chi phí chỉ phát sinh một lần trong mỗi phiên?
Không nhất thiết. Một giao thức có thể dùng KEM khi thiết lập ban đầu và dùng lại trong các lần cập nhật khóa hậu lượng tử định kỳ. Thay đổi thành viên nhóm, thiết bị mới, phiên thất bại và quá trình khôi phục có thể làm phát sinh thêm công việc. Đơn vị phù hợp là sự kiện của giao thức, chứ không phải giả định rằng mỗi cuộc trò chuyện thực hiện đúng một thao tác KEM.
Kiến trúc LVR1 đã công bố của Livara mô tả các epoch ML-KEM định kỳ bên cạnh các bước thông thường của chuỗi tin nhắn. Vì vậy, một phép đo hiệu năng hữu ích phải bao gồm cả hoạt động nhắn tin ở trạng thái ổn định lẫn các sự kiện làm mới khóa. Không nên khẳng định rằng công việc hậu lượng tử sẽ không bao giờ lặp lại.
Bản thân số byte của một bản mã được lưu trữ cũng cho biết rất ít về năng lượng. Một gói tin bổ sung có thể tác động đến hoạt động của bộ thu phát vô tuyến khác với vài byte bổ sung trong một lượt truyền đang diễn ra.
Kế hoạch đo lường có thể tái lập trên Android
1. Ghi lại môi trường
Ghi lại mẫu điện thoại, bản dựng Android, phiên bản ứng dụng, phiên bản thư viện mật mã, chế độ biên dịch, trạng thái pin và trạng thái nhiệt. Ghi lại loại mạng và điều kiện tín hiệu. Không công bố dữ liệu tài khoản riêng tư hoặc nội dung gói tin trong báo cáo đo hiệu năng.
2. Tách phép thử thành phần mật mã cơ bản khỏi phép thử ứng dụng
Phép thử một thành phần mật mã cơ bản đo riêng việc tạo khóa, đóng gói hoặc giải đóng gói. Phép thử toàn bộ ứng dụng đo việc tạo phiên, gửi tin nhắn và khôi phục sau khi kết nối bị gián đoạn. Báo cáo cả hai nếu có; không gọi phép thử này là phép thử kia.
Lặp lại các lần thử và báo cáo độ phân tán, chẳng hạn trung vị và một phân vị cao, thay vì chọn lần chạy nhanh nhất. Quá trình làm nóng, biên dịch khi chạy và việc giảm hiệu năng do nhiệt có thể ảnh hưởng đến kết quả.
3. Xác định các tác vụ thực tế
- Thiết lập một phiên nhắn tin trực tiếp mới.
- Gửi một số lượng tin nhắn cố định, có kích thước cố định, trong một phiên đã thiết lập.
- Thử nghiệm thời điểm chuyển sang làm mới khóa đã được tài liệu mô tả.
- Thêm hoặc xóa một thành viên trong nhóm thử nghiệm, nếu được hỗ trợ.
- Gửi cùng một tệp đính kèm trong cùng điều kiện.
- Để ứng dụng không hoạt động trong một khoảng thời gian cố định và đo riêng hoạt động nền.
Sử dụng nội dung tổng hợp và tài khoản thử nghiệm có sự đồng ý của người dùng. Phép thử nhóm cần nêu rõ số thành viên; không được âm thầm ngoại suy kết quả của hai người sang một nhóm lớn.
4. Đo cả năng lượng lẫn thời gian
Power Profiler của Android Studio có thể đối chiếu hoạt động với các phép đo đường cấp nguồn trên phần cứng được hỗ trợ. Google lưu ý rằng đây là các phép đo ở cấp thiết bị, nên hoạt động khác sẽ gây nhiễu. Các phương pháp đo được hỗ trợ khác nhau tùy thiết bị.
Kiểm soát độ sáng màn hình, tác vụ nền, điều kiện mạng và thời lượng thử nghiệm. Lặp lại cùng một tác vụ và so sánh trong các điều kiện tương đương. Nếu phương pháp của bạn không thể tách riêng phần đóng góp của mật mã, hãy nói rõ thay vì quy toàn bộ mức hao pin cho ML-KEM.
Hình minh họa bố trí đo lường, không phải kết quả đo hiệu năng đã ghi nhận.
Một bảng kết quả hữu ích nên có những gì?
| Trường kết quả | Ví dụ về thông tin cần ghi lại |
|---|---|
| Tác vụ | Phiên mới, nhắn tin trong phiên đã thiết lập hoặc làm mới khóa |
| Môi trường | Thiết bị cụ thể, bản dựng ứng dụng và mạng |
| Các lần thử | Số lượng và cách xử lý các lần chạy làm nóng |
| Thời gian | Trung vị, mức biến thiên và đơn vị |
| Lưu lượng | Số byte đo được và điều kiện truyền lại |
| Năng lượng | Phương pháp, khoảng đo và độ không đảm bảo |
| Giới hạn | Những gì phép thử chưa tách riêng hoặc chưa bao quát |
Để trống các ô chưa đo hoặc ghi “chưa đo”. Biểu đồ cột năng lượng mang tính minh họa với các tỷ lệ tương đối bịa ra không phải là bằng chứng.
Còn ảnh và video thì sao?
Tệp đính kèm lớn thường dùng mã hóa đối xứng, thay vì dùng ML-KEM cho từng khối nội dung. Việc thiết lập khóa vẫn có thể ảnh hưởng đến khâu chuẩn bị, trong khi xử lý tệp, lưu trữ, truyền qua mạng và logic thử lại tác động đến toàn bộ thao tác. Phần đóng góp tương đối phải được đo trên tác vụ thực tế; “không bao giờ nhận thấy” không phải là một khẳng định chung có cơ sở.
Câu hỏi thường gặp
ML-KEM-768 có luôn chậm hơn P-256 không?
Không có phép so sánh chung nào áp dụng cho mọi thư viện và phần cứng. Hãy so sánh cùng các thao tác trong cùng điều kiện, rồi đo riêng toàn bộ giao thức lai.
Tổng kiểm tra APK có xác thực kết quả hiệu năng không?
Giá trị này có thể xác định chính xác tệp đã được thử nghiệm khi đối chiếu với một giá trị tham chiếu đáng tin cậy. Nó không xác thực phương pháp thử, độ an toàn của cách triển khai hay phép đo năng lượng.
Người dùng có nên tắt mã hóa để tiết kiệm pin không?
Đừng đánh đổi một yêu cầu bảo mật vì một tuyên bố hiệu năng không có căn cứ. Trước hết hãy xác định nguồn tiêu hao pin thực sự và dùng các tùy chọn cài đặt hoặc bản cập nhật được hỗ trợ.
