一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，包括线程并行、访存优化、指令优选等角度完善基于后量子密码的GPU并行机制；本发明专利技术利用多个线程同时执行单个NTT运算，可以大幅降低NTT以及格密码算法的计算时延；同时由于在计算NTT的过程中需要预计算大量的旋转因子，本发明专利技术将旋转因子存储在高效的常量内存中；由于NTT的运算过程中涉及大量的内存访问操作，内存访问操作在嵌入式平台中占用较高的时钟周期，本发明专利技术将数据存储至共享内存中，而共享内存具有较高的带宽，这意味着可以减少内存带宽的消耗。以减少内存带宽的消耗。以减少内存带宽的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法


[0001]本专利技术涉及后量子密码
，具体为一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法。

技术介绍

[0002]后量子密码算法（Post
‑
quantum Cryptography，PQC）的研究起源于Shor算法的提出，该算法可以在量子计算机上高效地解决大部分的数论问题，包括RSA、椭圆曲线密码等公钥密码算法的底层基础问题；因此，研究如何在量子计算机面前保持密码学安全性成为了一个紧迫的问题；后量子密码算法研究的主要目标是设计一种能够在未来量子计算机的攻击下仍然能够保持安全性的密码算法；这些算法通常基于一些更为困难的数学问题，例如基于格的密码算法、基于哈希函数的密码算法、基于编码的密码算法等，并且通常使用一些比较复杂度较高的数学结构，例如格、多项式环等。
[0003]目前，当有海量数据请求时，大部分会选择增加设备的部署量来满足需求，还要配套负载均衡设备，导致成本的不断增加。因此无论是从安全层面还是经济层面，后量子密码的优化都是亟待解决的重点，为此我们提出一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：在GPU设备上分配若干的内存空间，将CPU主机需要传输的数据通过CPU主机传输到GPU设备上；步骤2：在数据传输过程中，将数据存储到GPU设备中的全局内存中，将全局内存中存储的数据复制到共享内存中，步骤3：将传输的数据通过NTT快速数论变换算法分成若干独立计算任务，将计算任务分配给不同的线程；步骤4：利用GPU设备计算架构中的线程块和线程格，确保多个线程访问共享内存的同步性；步骤5：将每个线程计算完成的数据存储到共享内存中，同时将共享内存中的计算完成的数据复制到全局内存中，便于数据从GPU设备传输到CPU主机；根据权利要求1所述的一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，其特征在于：步骤1中传输的数据为N维的多项式，对CPU设备内存和GPU设备的全局内存及常量内存进行初始化。2.根据权利要求2所述的一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，其特征在于：设置CPU设备和GPU设备对应的接口API函数，设置传输数据大小，数据类型，传输方向。3.根据权利要求2所述的一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，其特征在于：NTT快速数论变换算法所需的N/2个旋转因子存储到GPU设备的常量内存中。4.根据权利要求2所述的一种基于GPU的后量子密码Kyber并行加速方法，其特征在于：通过NTT快速数论变换算法将多项式拆分为N/2对技...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，董建阔，吉欣怡，石建，韩朝阳，
申请(专利权)人：杭州后量子密码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：