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CRYSTALS-Kyber算法的IP核设计与验证方案研究
1
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
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标准算法的征集及启示
2
作者 蒋涛 张文政 +1 位作者 周宇 陈静 《信息安全与通信保密》 2022年第7期106-114,共9页
密码算法是保证信息安全的核心技术之一,随着计算机技术的发展,密码算法经历了从古典到抗量子设计的发展,涌现出了适用于各种场景且具有多种功能的密码算法。对国内外密码算法发展中的各种征集候选算法进行介绍,分析并指出使用的主要框... 密码算法是保证信息安全的核心技术之一,随着计算机技术的发展,密码算法经历了从古典到抗量子设计的发展,涌现出了适用于各种场景且具有多种功能的密码算法。对国内外密码算法发展中的各种征集候选算法进行介绍,分析并指出使用的主要框架等,提出在新的挑战下密码算法的发展趋势、研究重点,为新型密码算法设计和分析提供基础支撑。 展开更多
关键词 密码算法 对称密码算法 公钥密码算法 抗量子密码算法
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基于2KNTT的多项式乘法单元设计 被引量：1
3
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
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对密钥不匹配攻击的进一步理论分析--以NTRU-HRSS为例 被引量：1
4
作者 张晓涵 程池 余天润 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1081-1092,共12页
目前,由美国国家标准技术研究院发起的对抗量子密码算法标准化的进程已进入最后一轮,其中基于格上困难问题的方案备受青睐.已有研究表明,若公私钥对被重复使用,则可以对选择明文攻击安全的格密钥封装机制发起密钥不匹配攻击;甚至在侧信... 目前,由美国国家标准技术研究院发起的对抗量子密码算法标准化的进程已进入最后一轮,其中基于格上困难问题的方案备受青睐.已有研究表明,若公私钥对被重复使用,则可以对选择明文攻击安全的格密钥封装机制发起密钥不匹配攻击;甚至在侧信道信息的辅助下,相关攻击能对选择密文攻击安全的格KEM奏效.在现有的针对格KEM方案的密钥不匹配攻击中,大多数攻击方案假设敌手一次只能恢复一个私钥系数,然而一次性恢复多个私钥系数是更为合理的假设,并且也将进一步减少密钥不匹配攻击所需的平均问询次数.鉴于此,本文进一步分析了密钥不匹配攻击中恢复私钥系数所需的平均问询次数的理论值下界的问题.其基本思路是将该问题转化为寻找一棵最优二叉恢复树的问题,进而证明了平均问询次数的理论值下界十分接近香农熵.在此基础上,本文提出了一套计算模型,并将其应用于NTRU-HRSSKEM方案,得到了更为准确的理论值下界;进一步地,据此提出了一种成对恢复NIST第三轮入选方案NTRU-HRSSKEM私钥的密钥不匹配攻击方案.实验结果表明,与现有的攻击方案相比,在成功率基本持平的基础上,平均问询次数减少了35.3%,耗时减少了47.3%.此外,本文提出的攻击方案也能够用于优化现有的针对CCA安全的NTRU-HRSSKEM方案的侧信道攻击,并将所需的问询次数由2447减少到1193. 展开更多
关键词 抗量子密码算法 格密码学 NTRU-HRSSKEM 密钥重用 密钥不匹配攻击
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