Highly Efficient Parallel Row-Layered Min-Sum MDPC Decoder for McEliece Cryptosystem

Jiaxuan Cai

doi:10.1007/s11265-026-01987-w

Highly Efficient Parallel Row-Layered Min-Sum MDPC Decoder for McEliece Cryptosystem

2026-05-01

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DOI：10.1007/s11265-026-01987-w

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基于中密度奇偶校验（MDPC）码的McEliece密码系统仍然是后量子密码标准的决赛方案。Min-sum译码算法在MDPC码中实现了优于其他算法的性能-复杂度权衡。然而，先前的Min-sum MDPC译码器需要大容量存储器，其复杂度主导了整体复杂度。此外，其实际可实现的并行度受限。本文有四个贡献：首次利用行分层调度方案显著降低MDPC译码器的存储需求；开发了一种低复杂度方案，以减轻行分层译码中由消息有限精度表示和MDPC码的高列重引起的性能损失；在奇偶校验矩阵构造中添加约束，以实现有效并行处理，同时对译码器性能和抗攻击性影响极小；提出了用于高效并行处理的新型奇偶校验矩阵划分方案，并设计了相应的并行行分层译码器架构。使用所提出的L并行译码器，每个译码迭代的时钟周期数减少L倍，且存储开销极小。以一个2并行译码器为例，所提出的设计相比先前的译码器，存储需求减少26%，收敛延迟降低70%。

Keyword:

Error-correcting codes

McEliece cryptosystem

Medium-density parity-check codes

Min-sum algorithm

Parallel decoder

Post-quantum cryptography

Row-layered scheduling

Highly Efficient Parallel Row-Layered Min-Sum MDPC Decoder for McEliece Cryptosystem

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