論文の概要: Error Detection Schemes for Barrett Reduction of CT-BU on FPGA in Post Quantum Cryptography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04070v1
• Date: Thu, 04 Sep 2025 10:03:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-05 20:21:10.124254
• Title: Error Detection Schemes for Barrett Reduction of CT-BU on FPGA in Post Quantum Cryptography
• Title（参考訳）: ポスト量子暗号におけるFPGA上のCT-BUのバレット低減のための誤り検出方式
• Authors: Paresh Baidya, Rourab Paul, Vikas Srivastava, Sumit Kumar Debnath,
• Abstract要約: 本稿では,障害検出のための新しいアルゴリズムであるRecomputation with Swapped Operand (RESWO)を提案する。 RESWO は RENO と RESO のどちらよりも遅延が小さい。 RESWO, RENO, RESOの故障検出効率はほぼ100%である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9251324073335038
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A fault can occur naturally or intentionally. However, intentionally injecting faults into hardware accelerators of Post-Quantum Cryptographic (PQC) algorithms may leak sensitive information. This intentional fault injection in side-channel attacks compromises the reliability of PQC implementations. The recently NIST-standardized key encapsulation mechanism (KEM), Kyber may also leak information at the hardware implementation level. This work proposes three efficient and lightweight recomputation-based fault detection methods for Barrett Reduction in the Cooley-Tukey Butterfly Unit (CT-BU) of Kyber on a Field Programmable Gate Array (FPGA). The CT-BU and Barrett Reduction are fundamental components in structured lattice-based PQC algorithms, including Kyber, NTRU, Falcon, CRYSTALS-Dilithium, etc. This paper introduces a new algorithm, Recomputation with Swapped Operand (RESWO), for fault detection. While Recomputation with Negated Operand (RENO) and Recomputation with Shifted Operand (RESO) are existing methods used in other PQC hardware algorithms. To the best of our knowledge, RENO and RESO have never been used in Barrett Reduction before. The proposed RESWO method consumes a similar number of slices compared to RENO and RESO. However, RESWO shows lesser delay compared to both RENO and RESO. The fault detection efficiency of RESWO, RENO, and RESO is nearly 100%.
• Abstract（参考訳）: 障害は自然または故意に起こることがある。 しかし、Post-Quantum Cryptographic (PQC)アルゴリズムのハードウェアアクセラレータに意図的に障害を注入すると、機密情報が漏洩する可能性がある。 サイドチャネル攻撃におけるこの意図的な障害注入は、PQC実装の信頼性を損なう。 最近のNIST規格化キーカプセル化機構(KEM)では、Kyberはハードウェア実装レベルで情報をリークする可能性がある。 本研究では,フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)上でのKyberのCT-BUにおけるバレット低減のための3つの効率的かつ軽量な再計算に基づく故障検出手法を提案する。 CT-BUとバレットリダクションは、Kyber、NTRU、Falcon、CRYSTALS-Dilithiumなど、構造化格子ベースのPQCアルゴリズムの基本コンポーネントである。 本稿では,障害検出のための新しいアルゴリズムであるRecomputation with Swapped Operand (RESWO)を提案する。 Recomputation with Negated Operand (RENO) と Recomputation with Shifted Operand (RESO) は、他のPQCハードウェアアルゴリズムで使われている手法である。 私たちの知る限りでは、RENOとRESOはBarrett Reductionに一度も使われていない。 提案手法は,RENOやRESOと類似のスライスを消費する。 しかし、RESWO は RENO と RESO よりも遅延が小さい。 RESWO, RENO, RESOの故障検出効率はほぼ100%である。

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