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Implementación de hardware de alto rendimiento del protocolo de encapsulación de clave Saber

Autores: Li, Dejian; Zhong, Junjie; Cheng, Song; Zhang, Yuantuo; Gao, Shunxian; Cui, Yijun

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Implementación de hardware de alto rendimiento del protocolo de encapsulación de clave Saber


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Información
Sistema criptográfico
Algoritmos cuánticos
Protocolo de encapsulación de clave Saber
Circuitos de hardware
Tasa de rendimiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La información es fundamental en la sociedad contemporánea, resaltando la necesidad de un sistema criptográfico seguro. La emergencia de algoritmos cuánticos y el rápido avance de computadoras cuánticas especializadas hará que la criptografía tradicional sea susceptible a ataques cuánticos en un futuro previsible. El protocolo de encapsulación de clave Saber basado en retículos tiene un valor significativo en la investigación criptográfica y en aplicaciones prácticas. En este documento, proponemos tres tipos de multiplicadores polinómicos para varios escenarios de aplicación, incluido un multiplicador Schoolbook ligero, un multiplicador de alto rendimiento basado en el algoritmo TMVP-Schoolbook y un multiplicador NTT con canalización mejorado. Otros módulos principales de Saber están diseñados abarcando el módulo de función hash, el módulo de muestreo y el submódulo funcional. Basándonos en nuestro multiplicador propuesto, implementamos los circuitos de hardware generales del protocolo de encapsulación de clave Saber. Los resultados experimentales demuestran que nuestros circuitos de hardware generales tienen diferentes ventajas. Nuestra implementación ligera tiene un consumo de recursos mínimo. Nuestra implementación de alto rendimiento solo necesita 23.28 s para completar todo el proceso, que es el más rápido entre los trabajos existentes. La tasa de rendimiento es de 10,988 Kbps y la frecuencia es de 416 MHz. Nuestra implementación de hardware basada en el multiplicador NTT con canalización mejorado logró un buen equilibrio entre área y rendimiento. La frecuencia general puede alcanzar los 357 MHz.

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