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KEM Saber 紧凑型协处理器：新型可扩展矩阵源处理
摘要 — 量子计算领域的最新进展引发了新一轮的密码系统创新，因为现有的公钥密码系统被证明容易受到成熟量子计算机发起的攻击。随着这一创新，已经提出了几种可能的后量子密码 (PQC) 候选密码算法，其中基于格的密钥封装机制 (KEM) Saber 是有前途的密码系统之一。注意到该领域的最新趋势更多地转向了 PQC 算法的有效实现，在本文中，我们建议在现场可编程门阵列 (FPGA) 平台上为 KEM Saber 提供一种新型紧凑型协处理器。具体而言，所提出的策略旨在获得一种适用于不同安全级别的 Saber 的通用方法，具有灵活的处理方式但复杂度较低。总的来说，我们进行了四层重大创新以完成所提出的工作：（i）我们以通用格式制定并推导了上述 KEM Saber 主要计算密集型操作（即多项式乘法）的可扩展矩阵起源处理 (SMOP) 策略；（ii）然后，我们介绍了基于 SMOP 策略的多项式乘法算法的细节，包括相对于 Saber PQC 方案的算法运算和结构 / 实现创新；（iii）我们还遵循了现有的协处理器设计流程
打破一个完全平衡的ASIC协处理器，在Weierstrass椭圆曲线上实现完整的添加公式
使用椭圆形曲线（EC）上有限场上的加密协议是全球范围内已知的数字签名生成和验证[1]以及相互认证的方法。ec加密操作是时间且能量昂贵，但要比RSA快得多[2]。此外，椭圆曲线密码学（ECC）使用的加密密钥比RSA明显短，同时提供相同的安全性。这减少了发送和接收消息所需的时间和能量。这些功能使ECC对不仅需要高度安全性，而且需要低功率的实时通信和数据处理的设备非常有吸引力。重要性的应用领域是物联网（IoT），自动驾驶，电子卫生，行业4.0和许多其他应用程序。