1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber

72 64 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 72
Dung lượng 2,12 MB

Nội dung

Ngày đăng: 12/05/2022, 11:06

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[2] J. Bos et al., "CRYSTALS-Kyber: a CCA-secure module-lattice-based KEM," In 2018 IEEE European Symposium on Security and Privacy (EuroS&P), London, United Kingdom, 2018, pp. 353-367 Sách, tạp chí
Tiêu đề: CRYSTALS-Kyber: a CCA-secure module-lattice-based KEM
[3] Intel, “Intel® Data Protection Technology with AES-NI and Secure Key”, https://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/advanced-encryption-standard-aes/data-protection-aes-general-technology.html, Dec. 12, 2021 [4] H. Eberle et al., "A public-key cryptographic processor for RSA and ECC."In Proceedings. 15th IEEE International Conference on Application-Specific Systems, Architectures and Processors, 2004., pp. 98-110. IEEE, 2004 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Intel® Data Protection Technology with AES-NI and Secure Key”, https://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/advanced-encryption-standard-aes/data-protection-aes-general-technology.html, Dec. 12, 2021 [4] H. Eberle et al., "A public-key cryptographic processor for RSA and ECC
[5] M. Andrzejczak, F. Farahmand and K. Gaj, "Full Hardware Implementation of the Post-Quantum Public-Key Cryptography Scheme Round5." In 2019 International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs (ReConFig), pp. 1-2. IEEE, 2019 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Full Hardware Implementation of the Post-Quantum Public-Key Cryptography Scheme Round5
[6] Y. Huang et al., "A pure hardware implementation of crystals-kyber PQC algorithm through resource reuse," IEICE Electronics Express, 2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A pure hardware implementation of crystals-kyber PQC algorithm through resource reuse
[7] L. Botros, M. J. Kannwischer, and P. Schwabe, "Memory-efficient high-speed implementation of Kyber on Cortex-M4." In International Conference on Cryptology in Africa, pp. 209-228. Springer, Cham, 2019 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Memory-efficient high-speed implementation of Kyber on Cortex-M4
[8] Jati et al., "A Configurable Crystals-Kyber Hardware Implementation with Side- Channel Protection." Cryptology ePrint Archive [Online], 2021/1189, Available:https://eprint.iacr.org/2021/1189 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A Configurable Crystals-Kyber Hardware Implementation with Side-Channel Protection
[9] Y. Zhao et al., "Optimization Space Exploration of Hardware Design for CRYSTALS-KYBER." In 2020 IEEE 29th Asian Test Symposium (ATS), pp. 1-6.IEEE, 2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Optimization Space Exploration of Hardware Design for CRYSTALS-KYBER
[10] M. R. Albrecht et al., "Implementing RLWE-based schemes using an RSA co- processor." Cryptology ePrint Archive [Online], 2018/425, Available:https://eprint.iacr.org/2018/425 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Implementing RLWE-based schemes using an RSA co-processor
[11] P. Sanal et al., "Kyber on ARM64: Compact Implementations of Kyber on 64-bit ARM Cortex-A Processors." Cryptology ePrint Archive [Online], 2021/561, Available: https://eprint.iacr.org/2021/561 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kyber on ARM64: Compact Implementations of Kyber on 64-bit ARM Cortex-A Processors
[12] H. Seo et al., Hwa-jeong, Hyeok-dong Kwon, Kyoung-bae Jang, and Hyunjun Kim, "Optimized implementation of scalable multi-precision multiplication method on RISC-V processor for high-speed computation of post-quantum cryptography."Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology 31, no. 3, pp.473-480, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Optimized implementation of scalable multi-precision multiplication method on RISC-V processor for high-speed computation of post-quantum cryptography
[13] Y. Xing, and S. Li, "A compact hardware implementation of CCA-secure key exchange mechanism CRYSTALS-KYBER on FPGA." IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, vol. 2021, pp. 328-356, 2021 [14] W. Guo, S. Li, and L. Kong, "An Efficient Implementation of KYBER." IEEETransactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A compact hardware implementation of CCA-secure key exchange mechanism CRYSTALS-KYBER on FPGA." IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, vol. 2021, pp. 328-356, 2021 [14] W. Guo, S. Li, and L. Kong, "An Efficient Implementation of KYBER
[16] F. Yarman, Ferhat, A. C. Mert, E. ệztỹrk, and E. Savaş, "A hardware accelerator for polynomial multiplication operation of CRYSTALS-KYBER PQC scheme." In 2021 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition, pp. 1020-1025. IEEE, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A hardware accelerator for polynomial multiplication operation of CRYSTALS-KYBER PQC scheme
[17] Z. Chen, Y. Ma, T. Chen, J. Lin, and J. Jing, "Towards efficient Kyber on FPGAs: A processor for vector of polynomials." In 2020 25th Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC), pp. 247-252. IEEE, 2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Towards efficient Kyber on FPGAs: A processor for vector of polynomials
[18] Zhang et al., "Towards Efficient Hardware Implementation of NTT for Kyber on FPGAs." In 2021 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), pp. 1-5. IEEE, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Towards Efficient Hardware Implementation of NTT for Kyber on FPGAs
[19] T. Pửppelmann, and T. Gỹneysu, "Towards efficient arithmetic for lattice-based cryptography on reconfigurable hardware." In International conference on cryptology and information security in Latin America, pp. 139-158. Springer, Berlin, Heidelberg, 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Towards efficient arithmetic for lattice-based cryptography on reconfigurable hardware
[20] Linh et al., “Hiện thực và so sánh các thiết kế FFT 2048 điểm xây dựng trên nền tảng FPGA,” Hội Thảo Quốc Gia 2014 về Điện Tử, Truyền Thông, và Công Nghệ Thông Tin (REV-ECIT), Nha Trang, Việt Nam, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: et al.", “Hiện thực và so sánh các thiết kế FFT 2048 điểm xây dựng trên nền tảng FPGA,” "Hội Thảo Quốc Gia 2014 về Điện Tử, Truyền Thông, và Công Nghệ Thông Tin (REV-ECIT)
[21] N. Q. Trương, P. T. Võ, T. Hoàng and H. Lê, “An FPGA-based single-precision floating-point 2048-points FFT implementation based on adaptive angle recoding CORDIC”, Science and Technology Development Journal-Natural Sciences, 2017 [22] B. N. Phạm, H. Nguyễn, “Sử dụng biến đổi nhanh fourier (FFT) nghiên cứu cấu trúcbão và sự phát triển xoáy bão trong sơ đồ ban đầu hóa xoáy động lực”, Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu, vol. 6, 2018 Sách, tạp chí
Tiêu đề: An FPGA-based single-precision floating-point 2048-points FFT implementation based on adaptive angle recoding CORDIC”, "Science and Technology Development Journal-Natural Sciences", 2017 [22] B. N. Phạm, H. Nguyễn, “Sử dụng biến đổi nhanh fourier (FFT) nghiên cứu cấu trúc bão và sự phát triển xoáy bão trong sơ đồ ban đầu hóa xoáy động lực”, "Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
[24] Langlois, and D. Stehlé, "Worst-case to average-case reductions for module lattices." Designs, Codes and Cryptography 75, no. 3, pp. 565-599, 2015 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Worst-case to average-case reductions for module lattices
[25] R. Avanzi et al., "CRYSTALS-Kyber algorithm specifications and supporting documentation." NIST PQC Round 2 [Online], 2017, Available:https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography/round-2-submissions [26] Reducible , “The Fast Fourier Transform (FFT): Most Ingenious Algorithm Ever?”,https://www.youtube.com/watch?v=h7apO7q16V0, Nov. 14 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: CRYSTALS-Kyber algorithm specifications and supporting documentation." NIST PQC Round 2 [Online], 2017, Available: https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography/round-2-submissions [26] Reducible , “The Fast Fourier Transform (FFT): Most Ingenious Algorithm Ever
[27] M. Bisheh-Niasar, R. Azarderakhsh, and M. Mozaffari-Kermani, "A Monolithic Hardware Implementation of Kyber: Comparing Apples to Apples in PQC Candidates." In International Conference on Cryptology and Information Security in Latin America, pp. 108-126. Springer, Cham, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A Monolithic Hardware Implementation of Kyber: Comparing Apples to Apples in PQC Candidates

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1 Minh họa mã hóa bất đối xứng - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 1 Minh họa mã hóa bất đối xứng (Trang 18)
Hình 3 Quy trình tạo khóa, mã hóa và giải mã của dạng mã hóa lưới - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 3 Quy trình tạo khóa, mã hóa và giải mã của dạng mã hóa lưới (Trang 19)
Hình 2 Minh họa gốc toán học phức tạp của phép toán lưới mà Kyber dựa trên - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 2 Minh họa gốc toán học phức tạp của phép toán lưới mà Kyber dựa trên (Trang 19)
Hình 5 là dạng Module-learning with errors (MLWE) mà Kyber sử dụng. Kyber dùng thông số k để nâng độ phức tạp của ma trận A, tăng tính linh hoạt cho giải thuật - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 5 là dạng Module-learning with errors (MLWE) mà Kyber sử dụng. Kyber dùng thông số k để nâng độ phức tạp của ma trận A, tăng tính linh hoạt cho giải thuật (Trang 20)
Hình 5 Module-learning with errors (MLWE) - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 5 Module-learning with errors (MLWE) (Trang 20)
Hình 8 NTT trong giải thuật mã hóa của Kyber [2] - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 8 NTT trong giải thuật mã hóa của Kyber [2] (Trang 21)
Hình 11 NWC NTT và INT với xử lý trước và xử lý sau Phiên bản NWC của NTT là phương trình như sau :  - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 11 NWC NTT và INT với xử lý trước và xử lý sau Phiên bản NWC của NTT là phương trình như sau : (Trang 25)
Bảng 3 Thực hiện tính �!, ở các giá trị mũ khác nhau (bảng tới mức mũ 24) - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 3 Thực hiện tính �!, ở các giá trị mũ khác nhau (bảng tới mức mũ 24) (Trang 31)
Bảng 4 Bảng chân phần cứng butterfly unit xử lý CT/GS - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 4 Bảng chân phần cứng butterfly unit xử lý CT/GS (Trang 34)
Bảng 5 Bảng chân phần cứng xử lý NTT và INTT cho CRYSTALS-Kyber - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 5 Bảng chân phần cứng xử lý NTT và INTT cho CRYSTALS-Kyber (Trang 36)
Hình 16 Sơ đồ khối bộ xử lý NTT/INTT - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 16 Sơ đồ khối bộ xử lý NTT/INTT (Trang 38)
Hình 18 thể hiện sắp xếp bộ nhớ RAM với � =128, và thứ tự địa chỉ truy xuất cho đến cycle 40 - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 18 thể hiện sắp xếp bộ nhớ RAM với � =128, và thứ tự địa chỉ truy xuất cho đến cycle 40 (Trang 40)
Hình 19 thể hiện thứ tự địa chỉ truy xuất ROM cho NTT với n=128 tại 40 cycle đầu tiên - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 19 thể hiện thứ tự địa chỉ truy xuất ROM cho NTT với n=128 tại 40 cycle đầu tiên (Trang 41)
Hình 20 thể hiện sắp xếp bộ nhớ RAM với � =128, và thứ tự địa chỉ truy xuất cho đến cycle 40 - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 20 thể hiện sắp xếp bộ nhớ RAM với � =128, và thứ tự địa chỉ truy xuất cho đến cycle 40 (Trang 42)
Nghiên cứu thiết kế Testbench cho các khối nhỏ để kiểm thử kết quả. Hình 21 trình bày mô phỏng kết quả của Exact-KRED - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
ghi ên cứu thiết kế Testbench cho các khối nhỏ để kiểm thử kết quả. Hình 21 trình bày mô phỏng kết quả của Exact-KRED (Trang 45)
Hình 24 Mô phỏng dạng sóng kết quả của phần cứng xử lý NTT và INTT - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 24 Mô phỏng dạng sóng kết quả của phần cứng xử lý NTT và INTT (Trang 46)
Hình 27 Kết quả tốc độ mạch trường hợp Fast 1100 mV 0C - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 27 Kết quả tốc độ mạch trường hợp Fast 1100 mV 0C (Trang 48)
Hình 26 thể hiện kết quả tốc độ mạch ở trường hợp góc mô phỏng môi trường khó nhất đạt  194.48 ��� - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 26 thể hiện kết quả tốc độ mạch ở trường hợp góc mô phỏng môi trường khó nhất đạt 194.48 ��� (Trang 48)
Bảng 6 Thiết kế đề xuất so với các nghiên cứu NTT tương tự trước đây (n= 256) - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 6 Thiết kế đề xuất so với các nghiên cứu NTT tương tự trước đây (n= 256) (Trang 49)
Nghiên cứu [31] sử dụng cấu hình 3 khối RAM và hệ thống nhân Karatsuba cũng như phiên bản cải tiến của rút gọn modulo Barret Reduction - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
ghi ên cứu [31] sử dụng cấu hình 3 khối RAM và hệ thống nhân Karatsuba cũng như phiên bản cải tiến của rút gọn modulo Barret Reduction (Trang 50)
Hình 31 Sơ đồ Netlist Viewer của thiết kế tổng trên Quartus - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 31 Sơ đồ Netlist Viewer của thiết kế tổng trên Quartus (Trang 58)
Hình 30 Chế độ tối ưu khi tổng hợp trên Quartus - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Hình 30 Chế độ tối ưu khi tổng hợp trên Quartus (Trang 58)
Bảng 7 Phần thứ tự truy xuất và thứ tự hệ số phương trình gốc trong bộ nhớ RAM cho NTT - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 7 Phần thứ tự truy xuất và thứ tự hệ số phương trình gốc trong bộ nhớ RAM cho NTT (Trang 59)
Bảng 9 Thứ tự truy xuất hệ số Twiddle Factor từ ROM cho cấu hình 2x2 BU cho NTT - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 9 Thứ tự truy xuất hệ số Twiddle Factor từ ROM cho cấu hình 2x2 BU cho NTT (Trang 64)
Bảng 10 Bảng giá trị Twiddle Factor � - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 10 Bảng giá trị Twiddle Factor � (Trang 67)
Bảng 11 Bảng thuật ngữ - Thiết kế phần cứng xử lý ntt và intt cho mã hóa lượng tử crystals kyber
Bảng 11 Bảng thuật ngữ (Trang 70)

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w