بهبود کارایی الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتوم با بهینه‌سازی عملیات حسابی - دانشکده فنی و مهندسی
بهبود کارایی الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتوم با بهینه‌سازی عملیات حسابی
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: بهبود کارایی الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتوم با بهینه‌سازی عملیات حسابی
ارائه دهنده: Provider: معصومه محمودی - مهندسی کامپیوتر
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر حاتم عبدلی
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر رمضانی، دکتر ختن‌لو
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 18 - 1403/3/1
مکان ارائه: Place of presentation: سمینار خان محمدی گروه برق
چکیده: Abstract: با توجه به توسعه رایانه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و مقاوم در برابر خطا، پیش‌بینی می‌شود که امنیت الگوریتم‌های رمزنگاری کلید عمومی رایج مانند RSA با آسیب‌پذیری مواجه شوند. موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) در حال فرآیند استاندارسازی رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) است که برای مقاومت در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی طراحی شده است. این پایان‌نامه به بهینه‌سازی پیاده‌سازی سخت‌افزاری یکی از الگوریتم‌های مبتنی بر Lattice با مکانیزم کپسوله‌سازی کلید عمومی “Saber” (یکی از نامزدهای نهایی) است، که امنیت آن بر Mod-LWR استوار است که از ماژول‌های توان2 برای دستیابی به انعطاف‌پذیری و امنیت بالا و کارایی استفاده می‌کند. هدف در این پیاده‌سازی سبک وزن استفاده از حداقل منابع با داشتن کمترین زمان اجرا است. تمرکز این تحقیق بر بهره‌گیری از معماری‌های سخت‌افزاری کارآمد برای دستیابی به کارایی بالاتر است، در حالی که امنیت در برابر حملات کوانتومی حفظ می‌شود. در این پژوهش، روشی برای بهبود کارایی عملیات جمع در الگوریتم SABER ارائه شده است. با توجه به اینکه ضرب چندجمله‌ای نقش اساسی در عملکرد ماژول و رمزنگاری کلید عمومی ایفا می‌کند، یک معماری ضرب کننده چندجمله‌ای موازی پیشنهاد می‌شود که مشکلات محدودیت دسترسی به حافظه را برطرف می‌کند.در روش پیشنهادی، به جای استفاده از ۲۵۶ واحد MAC با ورودی‌های ۱۳ بیتی، از یک واحد MAC و استفاده از جمع با ذخیره نقلی (CSA) به جای عملیات جمع با انتشار نقلی (RCA) استفاده شده است. این تغییرات باعث می‌شود که نهایتاً عملیات جمع با تاخیر کمتری انجام شود. به عبارت دیگر انتشار رقم نقلی در هر بار عملیات جمع حذف شده و فقط در مرحله آخر انجام خواهد شد و در نتیجه زمان تاخیر انتشار و زمان کل انجام عملیات جمع به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. نتایج سنتز نشان می‌دهد که این روش بهبود چشمگیری در کارایی الگوریتم SABER ایجاد می‌کند در حالی که محدودیت‌های دسترسی به حافظه هم در نظر گرفته‌شده‌است. نتایج سنتز نشان می‌دهد که طرح پیشنهادی باعث بهبود قابل توجهی در سیکل زمان اجرا با کاهش مصرف منابع می‌شود. به طور خاص، معماری پیشنهادی در فرکانس 250 مگاهرتز اجرا می‌شود و ATP، 40% بهبود یافته‌است. این روش راه را برای توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتوم امن در محیط‌های با منابع محدود هموار می‌کند.