#barrett-modular-multiplication

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👥 作者: Rourab Paul, Paresh Baidya, Krishnendu Guha, Amlan Chakrabarti

格基后量子密码(PQC)与全同态加密(FHE)中的多项式乘法是资源、时间和能量最关键的运算之一。Barrett 模乘(BMM)因其硬件友好的特性和高效的模归约能力,在 PQC(如 Kyber、Dilithium)和 FHE(如 BGV、BFV、CKKS)的硬件加速器中被广泛采用。然而,侧信道攻击(SCA)和硬件木马可能故意引入故障,而芯片老化及其他物理因素也会造成无意的故障。这些故障如果针对 BMM 单元——PQC 和 FHE 基础设施中最关键的组件之一——可能导致信息泄露,进而危及系统安全。针对这一威胁,本文提出了一种统计归约监控(Statistical Reduction Monitoring, SRM)方法,用于保护 BMM 单元。该方法通过监控模归约过程的统计特性,并利用多条条件归约路径来区分正常运算与异常状态,从而在极低的硬件开销下高效检测随机故障和突发故障。作者通过理论分析和实验验证了该方案的有效性,表明其能够在不显著影响性能的前提下显著提升 BMM 单元对恶意故障注入和自然故障的鲁棒性。该研究为 PQC 和 FHE 硬件加速器提供了一种轻量级、可集成的故障检测方案,对保障未来密码学基础设施的物理安全性具有重要意义。

💡 推荐理由: PQC 和 FHE 是未来数据安全的核心基础,其硬件实现的可靠性直接关系到整个系统的安全性。该研究提供了一种轻量级故障检测方法,可帮助防御者理解并缓解针对 BMM 单元的硬件故障威胁,建议重点关注。

🎯 建议动作: 研究跟进

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