面向后量子密码FPGA中 Barrett 约化的CT-BU错误检测方案
密码学与安全
2025-09-05 v1 硬件体系结构
摘要
故障可能是自然发生的，也可能是恶意注入的。然而，对后量子密码(PQC)算法硬件加速器进行恶意故障注入可能泄露敏感信息。这种在侧信道攻击中进行的恶意故障注入会损害PQC实现的可靠性。最近标准化的密钥封装机制(KEM)Kyber在硬件实现层面也可能泄露信息。本文提出了三种针对Field可编程门阵列(FPGA)上Kyber CT-BU( Butterfly Unit)中Barrett约化的高效轻量级重计算式故障检测方法。CT-BU和Barrett约化是结构化基于格PQC算法(包括Kyber、NTRU、Falcon、CRYSTALS-Dilithium等)的基本组件。本文引入了一种新算法——带交换操作数的重计算(RESWO)，用于故障检测。而带否定操作数的重计算(RENO)和带偏移操作数的重计算(RESO)是其他PQC硬件算法中已有的方法。据我们所知，RENO和RESO在Barrett约化中从未被使用过。所提出的RESWO方法消耗的片子数量与RENO和RESO相当，但其延迟更低。RESWO、RENO和RESO的故障检测效率几乎为100%。
引用
@article{arxiv.2509.04070,
title = {Error Detection Schemes for Barrett Reduction of CT-BU on FPGA in Post Quantum Cryptography},
author = {Paresh Baidya and Rourab Paul and Vikas Srivastava and Sumit Kumar Debnath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.04070},
year = {2025}
}