【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及密码学，特别涉及一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法。
技术介绍
1、随着量子计算机技术的迅速发展，传统的密码体系面临着被量子计算机攻破的潜在风险。因此，后量子密码学逐渐成为加密
的研究焦点。后量子密码学，作为量子计算时代的密码保障技术，针对量子计算机攻击模式进行设计，以确保在未来量子计算普及后的信息安全。当前，后量子密码算法的迁移与部署已经被推上研究的前沿，考虑到后量子密码的硬件实现，如何进行有效的优化以满足现实应用的需要，已经成为一大关键课题。针对这种趋势，针对后量子密码算法的轻量级实现，尤其是在确保计算性能的同时，如何尽可能地减少算法的空间开销，也逐渐受到研究者的关注。
2、格密码，作为后量子密码的重要组成部分，其核心操作通常涉及对一个多项式矩阵进行均匀分布采样。多项式采样包含多种方法，如拒绝采样、中心二项分布采样等。然而，目前的硬件设计方案中，这些模块被分开实现，而输入的随机比特串通常位宽较大，会增加硬件布局布线的开销。另外，在采样过程中，通常需要完成采样后的存储结果，然后与私钥进行相乘操作。然而，考虑到资源的有限性和效率的需要，如果能够避免不必要的存储步骤，直接在采样后随即使用结果，可以大大降低空间开销。这种随算随用的策略，可以为实际硬件实现节省宝贵的存储资源，进一步推进轻量级实现的进程。
3、基于上述背景，本专利技术提出了一种创新的实现方案。该方案创新点如下：（1）提出了采样模块的新型统一化设计方式，可同时提供拒绝采样与中心二项分布采样功能；（2）可将采样模块
4、这种方式不仅降低了空间开销，同时还保持了计算的高效性，对于后量子密码算法的硬件部署，尤其是在资源受限的环境中，具有极高的实际应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，以克服现有技术中的不足。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本申请公开了一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，包括采样模块、存储单元和算术运算模块；包括如下步骤：
4、s1：采样模块获取输入数据，输入数据包括随机字符串数据，随机字符串数据作为用于采样的数据源；
5、s2：采样模块根据需求从数据源中获取采样数据并输出；
6、s3：当数据源用完时，输出数据请求信号，请求新的数据源输入；
7、s4：存储单元获取读地址信号，并根据需求输出读地址对应的相关私钥数据；
8、s5：算术运算模块获取采样模块输出的采样数据和存储单元的私钥数据进行计算，输出相应的计算结果。
9、作为优选，所述s1中的输入数据还包括输入有效信号，采样模块获取到输入有效信号为有效后开始采样，采样模块在输出采样数据时同时输出采样输出有效信号为有效；
10、存储单元根据采样输出有效信号获取读数据使能信号为有效后开始存储，存储单元在输出私钥数据时同时输出存储输出有效信号为有效；
11、算术运算模块根据采样输出有效信号获取到采样输出有效信号为有效、并通过存储输出有效信号获取到私钥数据有效信号为有效后开始进行算术运算，对采样数据和私钥数据进行计算，算术运算模块在输出计算结果的同时输出计算结果有效信号为有效。
12、作为优选，所述采样模块包括状态控制系统，设有计数器，包括三种状态：
13、空闲状态：当输入有效信号为有效时，转入采样状态；
14、采样状态：当采样数据有效时，设置采样输出有效信号为有效，进行输出，当计数器计数采样完成后，转入空闲状态；
15、当计数器计数采样未完成，而数据源已经耗尽时，输出数据请求信号为有效，转入等待数据状态；
16、等待数据状态：当采样模块获取到输入有效信号为有效时，转入采样状态。
17、作为优选，所述s1中的输入数据还包括功能选择信号，所述功能选择信号通过高电平与低电平进行信息传输，控制采样模块设置为拒绝采样功能和中心二项分布采样功能。
18、作为优选，所述s1中的输入数据还包括采样位宽，采样模块根据采样位宽从数据源中选取对应宽度的比特作为采样数据。
19、作为优选，采样模块中设有拒绝采样功能，包括拒绝阈值，所述当采样模块获取采样数据时，包括如下子步骤：
20、a1：采样模块根据采样位宽从数据源中选取对应宽度的比特作为采样样本；
21、a2：采样模块将采样样本与拒绝阈值进行比较，当采样样本的数据大于拒绝阈值，则中止；反之，则进入a3；
22、a3：采样模块将小于拒绝阈值的采样样本作为采样数据进行输出。
23、作为优选，所述s5中算术运算模块获取运算模式选择信号，所述运算模式选择信号用于所述算术运算模块中不同功能之间的切换选择。
24、作为优选，所述采样模块、存储单元、算术运算模块获取时钟信号，所述时钟信号连接至系统时钟，所述采样模块的采样输出、存储单元的读取输出、算术运算模块的运算输出均与时钟信号的周期相匹配。
25、本申请公开了一种格密码中多项式采样随算随用与统一化装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法。
26、本申请公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法。
27、本专利技术的有益效果：
28、通过采样模块的新型统一化设计方式，可同时提供拒绝采样与中心二项分布采样功能；同时可将采样模块与私钥的相乘操作结合起来，使得在完成矩阵的采样后，不进行任何的存储操作，而是直接利用采样出的矩阵与私钥进行计算；不仅降低了空间开销，同时还保持了计算的高效性，对于后量子密码算法的硬件部署，尤其是在资源受限的环境中，具有极高的实际应用价值。
29、本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
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1.一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：包括采样模块、存储单元和算术运算模块；包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述S1中的输入数据还包括输入有效信号，采样模块获取到输入有效信号为有效后开始采样，采样模块在输出采样数据时同时输出采样输出有效信号为有效；
3.如权利要求2所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述采样模块包括状态控制系统，设有计数器，包括三种状态：
4.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述S1中的输入数据还包括功能选择信号，所述功能选择信号通过高电平与低电平进行信息传输，控制采样模块设置为拒绝采样功能和中心二项分布采样功能。
5.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述S1中的输入数据还包括采样位宽，采样模块根据采样位宽从数据源中选取对应宽度的比特作为采样数据。
6.如权利要求4所述的一
7.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述S5中算术运算模块获取运算模式选择信号，所述运算模式选择信号用于所述算术运算模块中不同功能之间的切换选择。
8.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述采样模块、存储单元、算术运算模块获取时钟信号，所述时钟信号连接至系统时钟，所述采样模块的采样输出、存储单元的读取输出、算术运算模块的运算输出均与时钟信号的周期相匹配。
9.一种格密码中多项式采样随算随用与统一化装置，其特征在于：包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1~8任一项所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现权利要求1~8任一项所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：包括采样模块、存储单元和算术运算模块；包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述s1中的输入数据还包括输入有效信号，采样模块获取到输入有效信号为有效后开始采样，采样模块在输出采样数据时同时输出采样输出有效信号为有效；
3.如权利要求2所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述采样模块包括状态控制系统，设有计数器，包括三种状态：
4.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述s1中的输入数据还包括功能选择信号，所述功能选择信号通过高电平与低电平进行信息传输，控制采样模块设置为拒绝采样功能和中心二项分布采样功能。
5.如权利要求1所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬件设计方法，其特征在于：所述s1中的输入数据还包括采样位宽，采样模块根据采样位宽从数据源中选取对应宽度的比特作为采样数据。
6.如权利要求4所述的一种格密码中多项式采样随算随用与统一化硬...
【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，石建，吴潇，葛春鹏，刘运杰，
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：
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