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👥 作者: George Alexakis, Dimitrios Schoinianakis, Giorgos Dimitrakopoulos

后量子密码学(PQC)和隐私保护技术将在未来安全通信系统中发挥核心作用。基于格的PQC方案(如ML-KEM和ML-DSA)严重依赖大度数多项式运算,数论变换(NTT)成为关键计算原语。现有硬件加速器虽利用并行和流水线支持NTT及逆变换(INTT),但其效率常受限于模约简和修正步骤的开销、逆变换缩放操作以及次优的FPGA实现。本文提出基于优化统一蝶形单元的并行迭代NTT/INTT加速器,通过引入冗余数表示消除Montgomery模乘和组合减法-乘法操作的条件修正,并将逆变换缩放集成到现有算术硬件中,避免专用缩放单元。此外,设计了层级式Montgomery乘法器,高效映射到FPGA DSP资源,降低硬件成本同时实现高工作频率。基于FPGA的实验结果表明,所提设计实现了更高时钟频率、更短执行时间和有竞争力的资源利用率,为PQC及相关隐私保护应用提供高效NTT加速。

💡 推荐理由: 本文为PQC硬件加速提供了创新设计,通过冗余算术和微架构优化显著提升NTT/INTT效率,对安全从业者评估和部署PQC硬件方案有参考价值。

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