Ultra High-Speed Polynomial Multiplications for Lattice-Based Cryptography on FPGAs

基于格的密码学 密码学 现场可编程门阵列 计算机科学 吞吐量 瓶颈 乘法(音乐) 矩阵乘法 Virtex公司 并行计算 算术 数学 算法 计算机硬件 嵌入式系统 量子 量子密码学 物理 量子信息 组合数学 无线 电信 量子力学
作者
Dur‐e‐Shahwar Kundi,Yuqing Zhang,Chenghua Wang,Ayesha Khalid,Máire O’Neill,Weiqiang Liu
出处
期刊:IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:10 (4): 1993-2005 被引量:35
标识
DOI:10.1109/tetc.2022.3144101
摘要

Lattice-based cryptography (LBC) has emerged as the most viable substitutes to the classical cryptographic schemes as 5 out of 7 finalist schemes in the 3rd round of the NIST post-quantum cryptography (PQC) standardization process are lattice based in construction. This work explores novel architectural optimizations in the FPGA-based hardware implementation of polynomial multiplication, which is a bottleneck in every LBC construction. To target ultra-high throughput, both schoolbook polynomial multiplication (SPM) and number theoretic transform (NTT) are explored: a completely parallel architecture of an SPM is undertaken while for NTT, radix-2 and radix- $2^2$ multi-path delay commutator (MDC) based pipelined architectures are adopted. Our proposed high-speed SPM (HSPM) structure on latest Xilinx UltraScale+ FPGA is 5× faster than the state-of-the-art LBC designs. Whereas, the proposed high-speed NTT (HNTT) structure (i.e., R $2^2$ MDC) takes only 0.63 $\mu$ s for the encryption, hence achieving the highest throughput of 408 Mbps. Moreover, all of the proposed designs achieve highest design efficiencies (i.e., throughput per slice (TPS)) in comparison to available LBC designs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Yxblin发布了新的文献求助10
1秒前
dd关闭了dd文献求助
1秒前
1秒前
WuLunbi完成签到,获得积分10
1秒前
跳跃的洪纲完成签到,获得积分10
2秒前
我想静静发布了新的文献求助10
3秒前
季子苏发布了新的文献求助10
5秒前
ShuhanDong完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
华仔应助141采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
gqb发布了新的文献求助10
7秒前
肚肚完成签到,获得积分10
8秒前
鱼1关注了科研通微信公众号
9秒前
玖柒发布了新的文献求助10
10秒前
FashionBoy应助123456采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
gqb完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
Aria完成签到 ,获得积分20
12秒前
liwanr发布了新的文献求助10
12秒前
zi发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
江二毛发布了新的文献求助10
13秒前
CodeCraft应助枫竹采纳,获得10
13秒前
芯子发布了新的文献求助10
13秒前
李嘶咩完成签到,获得积分10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
beatleslxh999完成签到,获得积分20
14秒前
善学以致用应助LMW采纳,获得10
15秒前
15秒前
房山芙完成签到,获得积分10
15秒前
111发布了新的文献求助30
16秒前
Hanaooooo完成签到,获得积分20
16秒前
虚心的访风完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Relation between chemical structure and local anesthetic action: tertiary alkylamine derivatives of diphenylhydantoin 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6064027
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7896557
关于积分的说明 16316720
捐赠科研通 5207030
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2785664
邀请新用户注册赠送积分活动 1768493
关于科研通互助平台的介绍 1647544