論文の概要: Scabbard: An Exploratory Study on Hardware Aware Design Choices of Learning with Rounding-based Key Encapsulation Mechanisms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.09481v1
• Date: Sat, 14 Sep 2024 17:00:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-17 20:37:27.350689
• Title: Scabbard: An Exploratory Study on Hardware Aware Design Choices of Learning with Rounding-based Key Encapsulation Mechanisms
• Title（参考訳）: Scabbard: ラウンドベースキーカプセル化機構を用いた学習のハードウェア・アウェア・デザイン選択に関する探索的研究
• Authors: Suparna Kundu, Quinten Norga, Angshuman Karmakar, Shreya Gangopadhyay, Jose Maria Bermudo Mera, Ingrid Verbauwhede,
• Abstract要約: 格子ベースの暗号は、根底にある問題の幅広いバリエーションを可能にする。 本稿では,丸め問題を用いた学習に基づく鍵カプセル化機構を提案する。 その結果,Floreteはソフトウェアやハードウェアプラットフォーム上での最先端のKEMよりも高速であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.774170751209782
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recently, the construction of cryptographic schemes based on hard lattice problems has gained immense popularity. Apart from being quantum resistant, lattice-based cryptography allows a wide range of variations in the underlying hard problem. As cryptographic schemes can work in different environments under different operational constraints such as memory footprint, silicon area, efficiency, power requirement, etc., such variations in the underlying hard problem are very useful for designers to construct different cryptographic schemes. In this work, we explore various design choices of lattice-based cryptography and their impact on performance in the real world. In particular, we propose a suite of key-encapsulation mechanisms based on the learning with rounding problem with a focus on improving different performance aspects of lattice-based cryptography. Our suite consists of three schemes. Our first scheme is Florete, which is designed for efficiency. The second scheme is Espada, which is aimed at improving parallelization, flexibility, and memory footprint. The last scheme is Sable, which can be considered an improved version in terms of key sizes and parameters of the Saber key-encapsulation mechanism, one of the finalists in the National Institute of Standards and Technology's post-quantum standardization procedure. In this work, we have described our design rationale behind each scheme. Further, to demonstrate the justification of our design decisions, we have provided software and hardware implementations. Our results show Florete is faster than most state-of-the-art KEMs on software and hardware platforms. The scheme Espada requires less memory and area than the implementation of most state-of-the-art schemes. The implementations of Sable maintain a trade-off between Florete and Espada regarding performance and memory requirements on the hardware and software platform.
• Abstract（参考訳）: 近年,ハード格子問題に基づく暗号スキームの構築が盛んに行われている。 量子抵抗性は別として、格子ベースの暗号は根底にある問題の幅広いバリエーションを可能にする。 暗号化スキームは、メモリフットプリント、シリコン領域、効率性、電力要求など、さまざまな運用上の制約の下で異なる環境で動作可能であるため、設計者が異なる暗号スキームを構築するのに非常に有用である。 本研究では,格子型暗号の設計選択と実世界の性能への影響について検討する。 特に、格子型暗号の異なる性能面の改善に焦点をあて、丸め問題による学習に基づく鍵カプセル化機構の組を提案する。 私たちのスイートは3つのスキームで構成されています。 最初のスキームはFloreteで、効率性のために設計されています。 第2のスキームは、並列化、柔軟性、メモリフットプリントの改善を目的としたEspadaである。 最後のスキームはSableで、Saborキーカプセル化機構のキーサイズとパラメータの観点から改善されたバージョンと見なすことができる。 本研究では,各スキームの背景にある設計的根拠について述べる。 さらに、設計決定の正当性を実証するために、ソフトウェアとハードウェアの実装を提供しました。 その結果,Floreteはソフトウェアやハードウェアプラットフォーム上での最先端のKEMよりも高速であることがわかった。 Espadaは、ほとんどの最先端のスキームの実装よりもメモリと面積を少なくする。 Sableの実装は、ハードウェアとソフトウェアプラットフォームのパフォーマンスとメモリ要件に関するFloreteとEspadaのトレードオフを維持している。

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