NIST PQC标准性能对比分析:从STM32软件限制到FPGA-SoC加速
量子计算的快速发展对经典公钥密码系统构成重大威胁,迫使业界向抗量子密码(PQC)过渡。本研究探讨了在资源受限的嵌入式硬件上实现NIST标准化签名方案所面临的挑战。该团队在ARM Cortex-M4(STM32F407G)微控制器上对SPHINCS+和CRYSTALS-Dilithium进行了比较分析。研究结果表明,SPHINCS+在此纯软件环境下几乎不可用,其执行时间不切实际。此外,由于严重的RAM和时序限制,参考Dilithium实现方案完全无法在MCU上运行。为克服这些硬件限制,该团队将硬件加速的Dilithium核心集成到Xilinx Zynq-7000 ZedBoard SoC上。通过在FPGA架构中实现专用的数论变换(NTT)加速器,研究工作成功实现了毫秒级的密钥生成和签名生成性能。这些结果证明,虽然纯软件PQC对标准微控制器不可行,但软硬件协同设计方法为抗量子嵌入式系统提供了必要的效率。
量科快讯
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