新鲜掩码使NTT流水线可组合:PQC硬件中算术掩码的机器验证证明
密码学与安全
2026-04-28 v2
摘要
用于ML-KEM(FIPS 203)和ML-DSA(FIPS 204)的后量子密码(PQC)加速器依赖于在上的流水线化数论变换(NTT)阶段。我们先前的工作建立了大规模的结构依赖分析[1],并量化了部分NTT掩码的安全裕度[2]。对于存在r的情况,逐阶段算术掩码是否能保证流水线级的安全性,此前没有机器验证的答案:组合框架(ISW、t-SNI、PINI、DOM)仅针对上的布尔掩码形式化;没有证明助手工件处理上的NTT蝶形运算。我们在Lean 4和Mathlib中展示了三个机器验证的结果,全部零sorry。首先,我们弥补了先前工作的一个明确局限性:在新鲜随机性下,值独立性意味着恒定的边际分布(通过代数互信息零代理)。其次,蝶形运算的每上下文均匀性:对于任何在()上带有新鲜输出掩码的Cooley-Tukey蝶形运算,每个输出线恰好有一个掩码值产生每个输出,这是一个与秘密无关的均匀边际,对所有模数、旋转因子和输入普遍成立。第三,在ISW一阶探测模型下,具有新鲜每阶段掩码的k阶段NTT流水线在每个阶段都满足每上下文均匀性。我们记录了一个命名的警告:蝶形运算输出的逐点值独立性是错误的。Adams Bridge加速器(CHIPS Alliance Caliptra)不满足新鲜掩码假设,其掩码仅在INTT第0轮激活,这从架构上解释了其结构不安全性。工件:九个定理,1738次构建任务,零个sorry。非线性组件(Barrett)的组合将在后续手稿中讨论,证明Barrett满足PF-PINI(2)(一位障碍)[3]以及PF-PINI组件在新鲜掩码更新下的k阶段组合[4]。
引用
@article{arxiv.2604.20793,
title = {Fresh Masking Makes NTT Pipelines Composable: Machine-Checked Proofs for Arithmetic Masking in PQC Hardware},
author = {Ray Iskander and Khaled Kirah},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20793},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 0 figures