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SaTC: CORE: Small: Collaborative: Hardware Architectures for Post-Quantum Cryptography

SaTC: CORE: Small: Collaborative: Hardware Architectures for Post-Quantum Cryptography
SaTC:核心:小型:协作:后量子密码学的硬件架构
批准号:
1716541
负责人:
Jakub Szefer
金额:
$25.2万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2017
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2017-09-15 至 2021-08-31

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
本研究计画针对后量子安全密码演算法(PQC)提出新的硬体设计与实作。虽然今天用于公钥密码学的算法,例如RSA算法或数字签名很容易被量子计算机的“密码分析”破解,但PQC算法提供了对这种密码分析的保护,因为它们不能在量子计算机上被破解。为了了解如何从能量、面积和性能的角度创建最高效的硬件PQC设计,该项目将新算法实现为定制的专用集成电路。这项工作的重点是硬件设计方面的PQC算法,在很大程度上是未开发的。该项目通过开展专业和教育活动,特别促进硬件安全和集成电路研究人员之间以及更广泛的受众之间的思想发展和交流。 为了提高对PQC算法的理解,本项目开发了基于代码的算法的FPGA实现以进行评估。 新的设计模块,如高斯消除,或多项式评估与加法FFT的开发,以创建新的和有效的硬件原语。通过VLSI设计流程的设计,以实现集成电路的功率,面积和性能进行评估。 大型存储器的问题,所需的PQC算法使用的大密钥,以及与其他计算平台的集成电路的合并,以创建硬件加速器的PQC算法。该项目可能有助于正在进行的美国和国际算法标准化工作。
英文摘要
This research project develops new hardware designs and implementations for a class of post-quantum secure cryptographic (PQC) algorithms. While today's algorithms used for public key cryptography, e.g. the RSA algorithm, or digital signatures are vulnerable to being broken through "cryptanalysis" using quantum computers, PQC algorithms offer protections from such cryptanalysis as they cannot be broken on a quantum computer. To understand how to create the most efficient hardware PQC designs from energy, area, and performance perspective, this project realizes the new algorithms as custom application specific integrated circuits. This work focuses on hardware design aspect of PQC algorithms that has been largely unexplored. This project especially promotes development and exchange of ideas between hardware security and integrated circuit researchers and among a broader audience through development of professional and educational activities. To advance the understanding of the PQC algorithms, this project develops FPGA implementations of the code-based algorithms for evaluation. Novel designs for modules such as Gaussian Elimination, or polynomial evaluation with Additive FFT are developed, to create new and efficient hardware primitives. The designs are taken through VLSI design flow to realize the integrated circuits that are evaluated for power, area, and performance. Issues of large memories, needed for the large keys used by the PQC algorithms, are addressed as well as incorporation of the integrated circuits with other computing platforms to create hardware accelerators for the PQC algorithms. This project may contribute to the ongoing US and international algorithm standardization efforts.
期刊论文(11)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
ASIC Accelerator in 28 nm for the Post-Quantum Digital Signature Scheme XMSS
用于后量子数字签名方案 XMSS 的 28 nm ASIC 加速器
DOI: --
发表时间: 2020
期刊: International Conference on Computer Design (ICCD
影响因子: --
作者: [Mohan, Prashanth, Wang, Wen, Jungk, Bernhard, Niederhagen, Ruben, Szefer, Jakub, Mai, Ken]
通讯作者: Mai, Ken
XMSS and Embedded Systems: XMSS Hardware Accelerators for RISC-V
XMSS 和嵌入式系统:适用于 RISC-V 的 XMSS 硬件加速器
DOI: --
发表时间: 2019
期刊: Selected Areas in Cryptography
影响因子: --
作者: [Wang, Wen, Jungk, Bernhard, Wälde, Julian, Deng, Shuwen, Gupta, Naina, Szefer, Jakub, Niederhagen, Ruben]
通讯作者: Niederhagen, Ruben
DOI: 10.1109/icfpt47387.2019.00023
发表时间: 2019-12
期刊: 2019 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT)
影响因子: --
作者: [Shanquan Tian;Wen Wang;Jakub Szefer]
通讯作者: Shanquan Tian;Wen Wang;Jakub Szefer
Post-Quantum Cryptography on FPGAs: The Niederreiter Cryptosystem: Extended Abstract
FPGA 上的后量子密码学:Niederreiter 密码系统:扩展摘要
DOI: 10.1145/3194554.3194617
发表时间: 2018
期刊: Post-Quantum Cryptography on FPGAs: The Niederreiter Cryptosystem: Extended Abstract
影响因子: --
作者: [Wang, Wen, Szefer, Jakub, Niederhagen, Ruben]
通讯作者: Niederhagen, Ruben
9
    SaTC: CORE: Small: Automatic Detection and Repair of Side Channel Vulnerabilities in Software Code
    • 批准号:
      2245344
    • 项目类别:
      Continuing Grant
    • 资助金额:
      $60.0万
    • 财政年份:
      2023
    • 负责人:
      Jakub Szefer
    • 依托单位:
    SaTC: CORE: Medium: Collaborative: Security of Reconfigurable Cloud Computing
    • 批准号:
      1901901
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $45.72万
    • 财政年份:
      2019
    • 负责人:
      Jakub Szefer
    • 依托单位:
    SaTC: STARSS: Small: Collaborative: Design and Security Verification of Next-Generation Open-Source Processors
    • 批准号:
      1813797
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $16.56万
    • 财政年份:
      2018
    • 负责人:
      Jakub Szefer
    • 依托单位:
    CAREER: Security Applications of DRAM Cell Decay Effects
    • 批准号:
      1651945
    • 项目类别:
      Continuing Grant
    • 资助金额:
      $55.0万
    • 财政年份:
      2017
    • 负责人:
      Jakub Szefer
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    胆固醇羟化酶CH25H非酶活依赖性促进乙型肝炎病毒蛋白Core及Pre-core降解的分子机制研究
    • 批准号:
      82371765
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      谭广云
    • 依托单位:
    锕系元素5f-in-core的GTH赝势和基组的开发
    • 批准号:
      22303037
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      30万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      鲁俊波
    • 依托单位:
    基于合成致死策略搭建Core-matched前药共组装体克服肿瘤耐药的机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      52万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      孙丙军
    • 依托单位:
    鼠伤寒沙门氏菌LPS core经由CD209/SphK1促进树突状细胞迁移加重炎症性肠病的机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      30万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      叶成林
    • 依托单位: