格密码关键运算模块的硬件实现优化与评估

陈朝晖^1,2, 马原^2,3,?, 荆继武^1,4

1. 中国科学院大学计算机科学与技术学院, 北京 1000492. 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室, 北京 1000933. 中国科学院大学网络空间安全学院, 北京 1000494. 北京大学软件与微电子学院, 北京 102600

收稿日期:2020-06-18修回日期:2020-09-24出版日期:2021-07-20

基金资助:国家自然科学基金(61872357, 61802396)、国家密码发展基金(MMJJ20170205, MMJJ20180113)和北京数字认证股份有限公司委托研究项目(BJCA2020-YF-0300)资助

Hardware Optimization and Evaluation for Crucial Modules of Lattice-Based Cryptography

CHEN Zhaohui^1,2, MA Yuan^2,3,?, JING Jiwu^1,4

1. School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 1000492. State Key Laboratory of Information Security, Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 1000933. School of Cyber Security, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 1000494. School of Software and Microelectronics, Peking University, Beijing 102600

Received:2020-06-18Revised:2020-09-24Published:2021-07-20

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1. 探讨2016版国际胰瘘研究小组定义和分级系统对胰腺术后患者胰瘘分级的影响.PDF(500KB)

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摘要/Abstract

摘要： 为提高格密码在实际应用中的运算效率, 提出一种格密码中多项式乘法运算的优化实现技术。该技术采用乒乓结构存储多项式系数, 用以提升存取带宽, 通过消除预缩放运算, 减少10.5%的模乘运算和16.7%的存储空间占用, 采用移位寄存器和三输入加法器的结构, 有效地减少逻辑资源占用。同时, 设计具有可选层级的流水线结构, 使多项式乘法中的蝶形运算模块可以满足不同密码硬件系统的时序要求。评估结果表明, 采用优化技术的低面积、均衡型和高性能实现的蝶形运算模块最大工作频率分别可达到150, 250和350MHz以上。与现有实现技术相比, 优化的多项式乘法硬件实现能够以更小的电路面积实现更高的工作频率, 使电路效率提升22.8%。

引用本文

陈朝晖, 马原, 荆继武. 格密码关键运算模块的硬件实现优化与评估[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(4): 595-604.
CHEN Zhaohui, MA Yuan, JING Jiwu. Hardware Optimization and Evaluation for Crucial Modules of Lattice-Based Cryptography[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2021, 57(4): 595-604.





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