计算机工程

作者：谢家兴, 蒲金伟, 方伟钿, 郑欣, 熊晓明

单位：1. 广东工业大学自动化学院, 广东 广州 5100062. 广东工业大学集成电路学院, 广东 广州 510006

关键词：格密码,多项式乘法,数论变换,模约简,无冲突内存映射

基金：广东省基础与应用基础研究基金(2021A1515110777); 广东省重点领域研发计划(2022B0701180001)

基于格的后量子密码算法在公钥密码领域具有广泛的应用前景, 多项式乘法的计算复杂性是其硬件实现的主要性能瓶颈。针对多项式乘法实现存在的面积效率低和内存映射冲突等问题, 提出一种基于部分数论变换(PNTT)和系数交叉运算(CCO)的多项式乘法结构。首先, 将数论变换(NTT)最后一轮、系数相乘和逆数论变换(INTT)第一轮融合成CCO, 减少2轮蝶形运算和50%的旋转因子存储空间, 降低内存访问开销; 其次, 采用轻量级硬件分别实现模加、模减、除2运算以及优化后的基于Barrett的模乘运算, 有效减少逻辑资源开销, 同时采用流水线、分时复用技术设计可重构运算单元(PE)阵列, 使得各运算单元可以在不同变换下进行高效重组连接; 此外, 在内存映射方案上引入系数分组存储和特殊内存映射方法, 利用地址映射规律对数据和旋转因子实现高效调度, 避免内存映射冲突问题, 以低成本实现内存访问; 最后, 采用先入先出(FIFO)结构实现数据重组, 提升数据访问效率。实验结果显示, 所提出的PM结构在Slices和数字信号处理器(DSP)的面积延时积(ATP)指标上相比于现有相关工作分别降低21.7%和61.1%以上, 具有更高的面积效率。

来源：2026年第1期

《计算机工程》期刊编辑部

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