期刊文献+
共找到8篇文章
< 1 >
每页显示 20 50 100
基于2KNTT的多项式乘法单元设计
1
作者 陈韬 李慧琴 +2 位作者 吴艾青 李伟 南龙梅 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期455-467,共13页
在格基抗量子公钥密码算法的基础运算中,多项式乘法在硬件实现上消耗大量的时间.为提高实际运算性能,本文通过分析多项式乘法运算中数论变换的快速实现算法,提出一种面向CRYSTALS-Kyber算法、适应硬件实现的2n次单位根预处理型快速数论... 在格基抗量子公钥密码算法的基础运算中,多项式乘法在硬件实现上消耗大量的时间.为提高实际运算性能,本文通过分析多项式乘法运算中数论变换的快速实现算法,提出一种面向CRYSTALS-Kyber算法、适应硬件实现的2n次单位根预处理型快速数论变换算法架构,利用小位宽数论变换的并行处理与复杂度低的计算形式来减少运算时间.整体运算架构在结合算法特殊性质后,确定了32路并行的设计模型.在此基础上,设计了一种与该架构匹配的统一化运算单元和数据读写不冲突、地址分配最优的存储单元.实验结果表明,在65 nm的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺下,97 ns完成一组项数为256、模数为3329的多项式乘法运算,花费108个周期,最高工作频率可达到1.1 GHz,面积时间积为20.7(kGE·μs). 展开更多
关键词 格基抗量子公钥密码算法 crystals-kyber 多项式乘法 2KNTT 硬件实现
下载PDF
后量子密码CRYSTALS-Kyber的FPGA多路并行优化实现 被引量:5
2
作者 李斌 陈晓杰 +1 位作者 冯峰 周清雷 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期196-207,共12页
在基于格的后量子密码中,多项式乘法运算复杂且耗时,为提高格密码在实际应用中的运算效率,提出了一种后量子密码CRYSTALS-Kyber的FPGA多路并行优化实现。首先,描述了Kyber算法的流程,分析了NTT、INTT及CWM的执行情况。其次,给出了FPGA... 在基于格的后量子密码中,多项式乘法运算复杂且耗时,为提高格密码在实际应用中的运算效率,提出了一种后量子密码CRYSTALS-Kyber的FPGA多路并行优化实现。首先,描述了Kyber算法的流程,分析了NTT、INTT及CWM的执行情况。其次,给出了FPGA的整体结构,采用流水线技术设计了蝶形运算单元,并以Barrett模约简和CWM调度优化,提高了计算效率。同时,放置32个蝶形运算单元并行执行,缩短了整体计算周期。最后,对多RAM通道进行了存储优化,以数据的交替存取控制和RAM资源复用,提高了访存效率。此外,采用松耦合架构,以DMA通信实现了整体运算的调度。实验结果和分析表明,所提方案可在44、49、163个时钟周期内完成NTT、INTT及CWM运算,优于其他方案,具有较高的能效比。 展开更多
关键词 后量子密码 crystals-kyber 现场可编程门阵列 数论变换 多项式乘法 蝶形运算
下载PDF
A lightweight hardware implementation of CRYSTALS-Kyber
3
作者 Shiyang He Hui Li +1 位作者 Fenghua Li Ruhui Ma 《Journal of Information and Intelligence》 2024年第2期167-176,共10页
The security of cryptographic algorithms based on integer factorization and discrete logarithm will be threatened by quantum computers in future.Since December 2016,the National Institute of Standards and Technology(N... The security of cryptographic algorithms based on integer factorization and discrete logarithm will be threatened by quantum computers in future.Since December 2016,the National Institute of Standards and Technology(NIST)has begun to solicit post-quantum cryptographic(PQC)algorithms worldwide.CRYSTALS-Kyber was selected as the standard of PQC algorithm after 3 rounds of evaluation.Meanwhile considering the large resource consumption of current implementation,this paper presents a lightweight architecture for ASICs and its implementation on FPGAs for prototyping.In this implementation,a novel compact modular multiplication unit(MMU)and compression/decompression module is proposed to save hardware resources.We put forward a specially optimized schoolbook polynomial multiplication(SPM)instead of number theoretic transform(NTT)core for polynomial multiplication,which can reduce about 74%SLICE cost.We also use signed number representation to save memory resources.In addition,we optimize the hardware implementation of the Hash module,which cuts off about 48%of FF consumption by register reuse technology.Our design can be implemented on Kintex-7(XC7K325T-2FFG900I)FPGA for prototyping,which occupations of 4777/4993 LUTs,2661/2765 FFs,1395/1452 SLICEs,2.5/2.5 BRAMs,and 0/0 DSP respective of client/server side.The maximum clock frequency can reach at 244 MHz.As far as we know,our design consumes the least resources compared with other existing designs,which is very friendly to resource-constrained devices. 展开更多
关键词 crystals-kyber Learning with errors(LWE) Post-quantum cryptography(PQC) Application specific integrated circuit(ASIC) Field-programmable gate array(FPGA)
原文传递
PQVPN:抗量子计算攻击的软件VPN设计 被引量:1
4
作者 杨亚涛 赵若岩 +2 位作者 常鑫 郭超 肖嵩 《信息安全学报》 CSCD 2022年第5期108-119,共12页
随着量子破译算法的不断优化和量子计算机硬件技术的快速发展,目前传统密码算法面临越来越大的安全风险,这使得抗量子计算成为研究热点,目前用传统密码体制构建的VPN,越来越受到量子计算攻击的威胁。为了解决传统VPN中在身份验证和密钥... 随着量子破译算法的不断优化和量子计算机硬件技术的快速发展,目前传统密码算法面临越来越大的安全风险,这使得抗量子计算成为研究热点,目前用传统密码体制构建的VPN,越来越受到量子计算攻击的威胁。为了解决传统VPN中在身份验证和密钥协商环节不能抵抗量子计算攻击的问题,本文基于Microsoft PQCrypto-VPN项目的框架,依赖于OpenSSL的Open Quantum Safe项目分支,设计了一套抗量子计算攻击的软件VPN系统。对比进入NIST第三轮筛选的后量子数字签名和密钥协商算法,通过综合考量运算性能和安全性能,系统采用后量子签名算法Picnic和密钥协商算法CRYSTALS-KYBER,以实现VPN通信中数据的抗量子计算攻击安全保护。同时,本文对所使用的上述两种后量子算法进行了安全性分析,以阐述本系统的抗量子安全性能,并对系统进行了性能测试。在测试的带宽条件下,VPN连接后最高上传速度可达206Kb/s,下载速度可达2495Kb/s,与通过公网直接传输和通过传统OpenVPN传输两种情形下的传输速度相近;在通信延迟方面,相比目前提出的三种后量子VPN系统均有明显降低,在牺牲少量带宽的情况下实现了对数据通信的更高安全保障。 展开更多
关键词 抗量子计算攻击 PICNIC crystals-kyber SSL VPN OPENSSL OPENVPN
下载PDF
基于格的全同态加密方案设计 被引量:1
5
作者 韩鹏 唐春明 《西华师范大学学报(自然科学版)》 2022年第1期33-39,共7页
由于量子计算机的攻击,许多经典意义下的密码方案不再安全。全同态加密(FHE)被认为是维护机器学习系统隐私安全最重要的解决方案,但同态加密方案的备用方案较少,效率低下,运算成本过高导致不能投入实际应用市场。本文研究了安全性基于M... 由于量子计算机的攻击,许多经典意义下的密码方案不再安全。全同态加密(FHE)被认为是维护机器学习系统隐私安全最重要的解决方案,但同态加密方案的备用方案较少,效率低下,运算成本过高导致不能投入实际应用市场。本文研究了安全性基于MLWE困难问题的抗量子计算密码CRYSTALS-Kyber,解析了Kyber加密方案同态过程中的私钥设计理念并且进行了相应的推广,同时应用新私钥设计它的全同态加密方案。通过设计新私钥巧妙地约减了同态计算的过程,降低了成本并且提高全同态加密的效率。 展开更多
关键词 crystals-kyber 量子计算 MLWE 机器学习 FHE
下载PDF
Portable and Efficient Implementation of CRYSTALS-Kyber Based on WebAssembly
6
作者 Seog Chung Seo HeeSeok Kim 《Computer Systems Science & Engineering》 SCIE EI 2023年第8期2091-2107,共17页
With the rapid development of quantum computers capable of realizing Shor’s algorithm,existing public key-based algorithms face a significant security risk.Crystals-Kyber has been selected as the only key encapsulati... With the rapid development of quantum computers capable of realizing Shor’s algorithm,existing public key-based algorithms face a significant security risk.Crystals-Kyber has been selected as the only key encapsulation mechanism(KEM)algorithm in the National Institute of Standards and Technology(NIST)Post-Quantum Cryptography(PQC)competition.In this study,we present a portable and efficient implementation of a Crystals-Kyber post-quantum KEM based on WebAssembly(Wasm),a recently released portable execution framework for high-performance web applications.Until now,most Kyber implementations have been developed with native programming languages such as C and Assembly.Although there are a few previous Kyber implementations based on JavaScript for portability,their performance is significantly lower than that of implementations based on native programming languages.Therefore,it is necessary to develop a portable and efficient Kyber implementation to secure web applications in the quantum computing era.Our Kyber software is based on JavaScript and Wasm to provide portability and efficiency while ensuring quantum security.Namely,the overall software is written in JavaScript,and the performance core parts(secure hash algorithm-3-based operations and polynomial multiplication)are written in Wasm.Furthermore,we parallelize the number theoretic transform(NTT)-based polynomial multiplication using single instruction multiple data(SIMD)functionality,which is available in Wasm.The three steps in the NTT-based polynomial multiplication have been parallelized with Wasm SIMD intrinsic functions.Our software outperforms the latest reference implementation of Kyber developed in JavaScript by×4.02(resp.×4.32 and×4.1),×3.42(resp.×3.52 and×3.44),and×3.41(resp.×3.44 and×3.38)in terms of key generation,encapsulation,and decapsulation on Google Chrome(resp.Firefox,and Microsoft Edge).As far as we know,this is the first software implementation of Kyber with Wasm technology in the web environment. 展开更多
关键词 crystals-kyber post-quantum cryptosystem(PQC) JAVASCRIPT WebAssembly SIMD web application internet of things(IoT) edge computing
下载PDF
CRYSTAL-KYBER硬件设计优化空间探索 被引量:1
7
作者 穆嘉楠 赵艺璇 +4 位作者 严寒 宋金峰 叶靖 李华伟 李晓维 《信息安全学报》 CSCD 2021年第6期51-63,共13页
公钥密码学对全球数字信息系统的安全起着至关重要的作用。然而,随着量子计算机研究的发展和Shor算法等的出现,公钥密码学的安全性受到了潜在的极大的威胁。因此,能够抵抗量子计算机攻击的密码算法开始受到密码学界的关注,美国国家标准... 公钥密码学对全球数字信息系统的安全起着至关重要的作用。然而,随着量子计算机研究的发展和Shor算法等的出现,公钥密码学的安全性受到了潜在的极大的威胁。因此,能够抵抗量子计算机攻击的密码算法开始受到密码学界的关注,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)发起了后量子密码(Post-quantum cryptography,PQC)算法标准全球征集竞赛。在参选的算法中,基于格的算法在安全性、公钥私钥尺寸和运算速度中达到了较好的权衡,因此是最有潜力的后量子加密算法体制。而CRYSTALS-KYBER作为基于格的密钥封装算法(Key encapsulation mechanism,KEM),通过了该全球征集竞赛的三轮遴选。对于后量子密码算法,算法的硬件实现效率是一个重要评价指标。因此,本文使用高层次综合工具(High-level synthesis,HLS),针对CRYSTALS-KYBER的三个主模块(密钥生成,密钥封装和密钥解封装),在不同参数集下探索了硬件设计的实现和优化空间。作为一种快速便捷的电路设计方法,HLS可以用来对不同算法的硬件实现进行高效和便捷的探索。本文利用该工具,对CRYSTALS-KYBER的软件代码进行了分析,并尝试不同的组合策略来优化HLS硬件实现结果,并最终获得了最优化的电路结构。同时,本文编写了tcl-perl协同脚本,以自动化地搜索最优优化策略,获得最优电路结构。实验结果表明,适度优化循环和时序约束可以大大提高HLS综合得到的KYBER电路性能。与已有的软件实现相比,本文具有明显的性能优势。与HLS实现工作相比,本文对Kyber-512的优化使得封装算法的性能提高了75%,解封装算法的性能提高了55.1%。与基准数据相比,密钥生成算法的性能提高了44.2%。对于CRYSTALS-KYBER的另外两个参数集(Kyber-768和Kyber-1024),本文也获得了类似的优化效果。 展开更多
关键词 公钥密码学 后量子密码学 crystals-kyber 高层次综合 优化设计
下载PDF
CRYSTALS-Kyber算法的IP核设计与验证方案研究
8
作者 王东澳 范晓锋 +4 位作者 闵剑勇 殷浩 吴江 李宜 李冰 《电子与封装》 2024年第4期49-55,共7页
随着量子计算机的不断发展,现有的公钥密码算法随时面临着失效的危机。而抗量子密码(PQC)算法的出现,使得这一危机得到化解。与此同时,CRYSTALS-Kyber算法由于其安全性高、速度快等优点在美国国家标准与技术研究院(NIST)标准化算法中脱... 随着量子计算机的不断发展,现有的公钥密码算法随时面临着失效的危机。而抗量子密码(PQC)算法的出现,使得这一危机得到化解。与此同时,CRYSTALS-Kyber算法由于其安全性高、速度快等优点在美国国家标准与技术研究院(NIST)标准化算法中脱颖而出。为提高硬件实现的效率及安全性,提出了一种基于CRYSTALS-Kyber算法的知识产权(IP)核设计与验证的方案。介绍了该系统的硬件实现方法及其中包含的3个模块,密钥生成模块、加密模块和解密模块,研究了实现IP核的关键单元数论变换(NTT)、高级可扩展接口(AXI)以及仿真验证的具体方案,并对总体方案进行了可行性分析。 展开更多
关键词 抗量子密码算法 crystals-kyber算法 加密 硬件实现 IP核
下载PDF
上一页 1 下一页 到第
使用帮助 返回顶部