一个可编程的加密处理器用于国家标准与技术研究所基于RISC-V架构的量子后加密标准化

科学领域:

• 计算机科学 计算机科学
• 密码学 密码学 密码学 密码学
• 量子计算安全 量子计算安全

背景情况:

• 量子计算的进步威胁到传统的公钥加密系统的安全性.
• 后量子密码学 (PQC) 对于维护数据保密而对抗量子威胁至关重要.
• 国家标准与技术研究所 (NIST) 正在标准化PQC算法,并将在2022年宣布选择.

研究的目的:

• 提出一个专门为NIST PQC标准算法和第4轮候选人设计的RISC-V指令集扩展.
• 开发一种可编程的加密处理器,能够支持多种PQC算法.

主要方法:

• 引入了一种针对PQC而定制的新型RISC-V指令集扩展.
• 实现一个可编程的加密处理器,使用扩展指令集.
• 性能评估将扩展的RISC-V与标准的RV64IM与GNU工具链优化 (-O3) 进行比较.

主要成果:

• 拟议的RISC-V扩展将代码大小显著减少,高达79%.
• 目标PQC操作的执行指令减少了高达92%.
• 对PQC算法的执行周期数量减少了高达87%.

结论:

• 开发的RISC-V指令集扩展为PQC提供了显著的性能改进.
• 可编程的加密处理器证明了硬件加速对于后量子密码学的可行性.
• 这项工作有助于在量子计算时代确保通信安全.