پیاده سازی کارای ضرب چندجمله ای NTT مورد استفاده در الگوریتم رمزنگاری پساکوانتومی NTRU Prime بر روی FPGA

افزایش توان پردازشی کامپیوترهای کوانتومی، آسیبپذیری الگوریتم های کلاسیک را جدیتر خواهد کرد. بنابراین به کارگیری رمزنگاری پساکوانتومی بسیار ضروری است. الگوریتم هایی از گونه های مختلف رمزنگاری های پساکوانتومی همچون مشبکه مبنا و کدمبنا درحال طی مراحل نهایی استانداردسازی رقابت NIST هستند که انتظار میرود در برابر کامپیوترهای کوانتومی امن باشند. یکی از الگوریتم های KEM مشبکه مبنای مورد توجه این رقابت NTRU Prime است. چالش اصلی در پیاده سازی این گونه الگوریتم ها محاسبات سنگین ضرب چندجمله ای روی حلقه میباشد. با استفاده از  Number Theoretic Transform ضرب چندجملهای را میتوان در زمان شبه خطی O (n log n) انجام داد که عموما از ساختار پروانهای به منظور افزایش کارایی در پیاده سازی سخت افزاری آن استفاده میشود. در این مقاله ، دو ایدهی ادغام حافظه های قابل یکپارچهسازی و حذف تقارن داده های پیش پردازش شده مطرح و هریک جداگانه پیاده سازی گردیدند . کار ما در مقایسه با بهترین پیاده سازی های ضرب مورد استفاده در   NTRU Prime روی FPGA تا پیش از این نگارش، با بازطراحی و اصلاح شیوه ی به کارگیری و ساختار ذخیرهسازی داده های پیش پردازش  شده سبب افزایش 7 درصدی و در عین حال کاهش توان مصرفی و کاهش بیش از 14 درصدی فرکانس  منابع LUT به کار رفته شده است. کاهش تاخیر حاصل شده توام با کاهش حجم منابع مصرفی افزایش کارایی را نشان میدهد.