面向掩码数论变换硬件的结构依赖性分析:后量子密码加速器的可扩展硅前验证
实施ML-KEM(FIPS 203)和ML-DSA(FIPS 204)的后量子密码(PQC)加速器需要提供抗旁道攻击证据以获得FIPS 140-3认证。然而现有掩码验证工具仅能处理数千单元规模的模块。该团队提出四阶段验证体系:D0/D1结构依赖性分析、新掩码优化、布尔型单认证距离检查(SADC)及算术型SADC,将可靠的一阶掩码验证扩展到实际运算模块。在包含117万个单元的Adams Bridge ML-DSA/ML-KEM加速器测试中,结构分析仅用数秒便完成全部30个掩码子模块检测。通过多周期扩展方法(MC-D1),12个模块从"结构清洁"状态被重新标记为"需核查"。针对含5543个单元的ML-KEM Barrett约减模块,验证流程自动判定363条结构标记线中的198条(54.5%)具备一阶安全性,将165条列为需设计者复核的潜在风险线(可靠上界),剩余0条未定状态。所有结论均经Z3和CVC5交叉验证,363条线判定结果完全一致。该方法将人工核查范围从数百条结构标记线缩减至165条可溯源的候选线,为量产级ML-KEM硬件提供了流片前的旁道攻击防护证据。

