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A Hybrid Module-LWE and Hash-Based Framework for Memory-Efficient Post-Quantum Key Encapsulation
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DOI：10.3390/cryptography10030030.png)
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摘要
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由于基于格的方案领先方案的大密钥尺寸以及对存储和内存-流量需求的巨大压力，在高度受限设备上部署后量子密码学仍具挑战性。尽管Kyber、Dilithium和NTRU等构造提供了对量子攻击者的强抵抗能力，但其多千字节的公钥和密集的内存访问模式限制了在微控制器、智能卡和低功耗边缘环境中的实际应用。本研究提出了一种混合密钥封装机制，整合了紧凑的、基于种子的Module-LWE结构与量子安全的基于哈希的认证层。该设计采用小公钥种子通过轻量级伪随机生成器按需实例化格矩阵，并引入Merkle树承诺来表示压缩的辅助误差信息。额外的设计考量——包括稀疏感知的私钥、SIMD友好的多项式操作和缓存高效的解密路径——旨在减少运行时内存使用和计算开销。对所提出构造的安全分析基于Module-LWE和基于哈希的单向假设，并进一步考虑恒定时间执行和缓存行对齐以缓解侧信道风险。该混合方法为在内存受限和能量受限平台上部署的后量子密钥封装机制指明了一条设计路径。
Keyword:
post-quantum cryptography
lattice-based cryptography
Module-LWE
hash-based authentication
Merkle trees
lightweight PRNG
memory-constrained devices
embedded security
SIMD optimization
key encapsulation mechanisms
期刊
C
IF:
2.1
论文数:
48
被引数:
643
机构
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