面向格基密码体制的高效硬件实现研究综述

格基密码体制以其强大的安全性、高效性、灵活性、实用性等特点从众多后量子密码体制方案中脱颖而出.在实际应用中,可将格基密码体制的自身优势与硬件构架的并行性、灵活性等特点充分结合,使整个系统能够高效运行.本文简要介绍了格的基本概念以及格上的困难问题;探讨了格基密码体制的主要优势以及其在公钥加密、数字签名、密钥交换等方面的应用价值;在硬件实现格基密码的模块设计架构中,针对离散高斯采样器、多项式乘法器这两大主要模块的主流优化技术和实现方法进行了调研、总结和比较;在硬件实现格基密码的整体架构中,围绕格基密码在不同场景下的应用、不同的硬件优化目的(面向性能/面向资源)等方面,详细分析对比了当前先进的设计理念和优化技术;最后,从安全性、灵活性、资源消耗、吞吐量等角度,将格基密码体制在硬件上的实现情况与其它实现方法进行对比分析,充分展现其在实际应用中的高效性和实用性.

SM4算法的FPGA优化实现方法

数据加密是保证信息安全的重要手段之一。SM4算法具有安全性强、效率高和易于硬件实现等优势,被广泛应用于数据加密领域,而利用硬件特性高效/高速实现SM4算法成为当前研究的热点。针对SM4算法提出的4套硬件架构,并在XILINX KINTEX-7 FPGA上实现。循环型架构面向资源节约优化,消耗193个SLICE,吞吐量为1.27 Gb/s;流水线型架构基于LUT、BRAM、BRAM+REGISTER方法实现,根据不同应用场景,3种方案能够在查找表、寄存器和块内存等资源消耗方面进行权衡和优化,吞吐量最高可达42.10 Gb/s。