摘要：随着量子计算技术的飞速发展以及Shor算法的提出,未来成型的量子计算机将轻易求解大整数分解问题以及离散对数求解问题.由于传统公钥算法如RSA、椭圆曲线问题等其安全性均基于这些数学问题,因此该类算法面临的安全威胁也日益突出.后量子密码算法是为对抗量子计算破解而设计的一类加密算法,在近年来成为密码学研究热点.其中,基于格的后量子密码算法最为学术界广泛研究与评估.目前,密码学已经达成共识,密码算法不仅仅需要考虑算法理论安全性,同时需要考虑实现安全性,包括旁路攻击和故障攻击安全性.本文针对中国密码学会征集的第二轮后量子密码算法AKCN-MLWE提出了一种嵌入式环境下的故障攻击方法.AKCN-MLWE算法是一种基于格的公钥密码算法.本文提出的故障攻击向该算法中使用的数论转换模块(NTT)中的旋转因子注入故障并影响其输出结果.在分别针对密钥生成环节和加密环节进行故障注入后,利用有效的错误输出结果可以分别进行私钥的还原以及密文的解密.同时该故障注入并不会影响生成的公私钥对在后续通信中的使用.但是在对加密环节进行故障注入后,攻击者需要使用中间人攻击方法来维持该次通信.本文也对如何在真实环境下进行故障注入进行了讨论与实用性评估.本文所提出的故障攻击方法,在算法执行过程中仅需一次故障注入即可恢复整体私钥.最后,本文同时提出一种针对性的防御方法,在不影响实现效率的情况下可有效防止该类故障攻击的生效.

摘要：随着量子计算机的发展,传统的公钥加密方案,如RSA加密和椭圆曲线加密算法(Ellipticcurve cryptography,ECC)受到了严重威胁。为了对抗量子攻击,基于格的密码学引起了关注,其中环错误学习(Ring-learning with error,R-LWE)格加密算法具有电路实现简单、抗量子攻击等优点,在硬件加密领域具有极大的应用潜力。本文从硬件应用的角度,提出并实现了一种R-LWE加密方案中多项式乘法的并行电路结构,采用了数论转换(Number theoretic transforms,NTT)方法,并使用了两个并行的蝶形运算单元。结果表明在增加较少硬件资源的情况下,本文设计的算法提升了42%的运算速度。