面向格密码的可配置基-4 NTT硬件优化与实现

作     者：周清雷 韩贺茹 李斌 刘宇航 ZHOU Qinglei;HAN Heru;LI Bin;LIU Yuhang

作者机构：郑州大学计算机与人工智能学院河南郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室河南郑州450001 

基　　金：河南省科技攻关基金资助项目(No.232102211055) 河南省网络密码技术重点实验室研究课题基金资助项目(No.LNCT2022-A14) 河南省重大科技专项基金资助项目(No.221100210600) 

出 版 物：《通信学报》 (Journal on Communications)

年 卷 期：2024年第45卷第10期

页      码：163-179页

摘      要：针对数论变换(NTT)优化格密码算法中的多项式乘法问题,以及NTT设计趋向多应用场景的需求,提出了一种面向格密码的可配置基-4 NTT硬件结构。通过分析基-4 NTT/INTT(Inverse NTT)算法流程,设计了高效的现场可编程门阵列(FPGA)整体结构。该结构具备参数化的运行时可配置性和满足多样化需求的编译时可配置性,以流水线方式构建基-4 NTT统一化蝶形单元,并对模除、模约减等关键模块进行优化,提高了计算效率和可配置性。此外,提出可配置多RAM存储优化设计方案及数据存储分配算法,以避免内存冲突、提高数据访问效率。与相关方案的对比及分析表明,以Dilithium算法为例,所提方案不仅具有较高的工作频率,还实现了面积上高达54.3%的优化和吞吐量高达2倍的提升,能够充分发挥FPGA的计算优势。

主 题 词：数论变换 格密码 多项式乘法 现场可编程门阵列 蝶形单元 

学科分类：0839[0839] 08[工学] 081201[081201] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11959/j.issn.1000-436x.2024188

馆 藏 号：203155558...