Compact and flexible NTRU implementation on FPGA
NTRU algoritmasının FPGA üzerinde gerçeklenmesi
- Tez No: 757042
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CİHANGİR TEZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Açık anahtarlı kripto sistemler, Kapı dizileri, Kuantum sistemleri, Şifreleme, Public key cryptosystems, Gate arrays, Quantum systems, Encryption
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enformatik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Siber Güvenlik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kuantum bilgisayarların artan bir ivme ile geliştiği günümüzde, güvenli iletişimimizi sağlayan açık anatarlı şifreleme algoritmaları tehdit altındadır. Şu an kullandığımız, güvenirliğini ispat ederek standartlaşmış RSA ve ECC gibi algoritmaların klasik bilgisayar yapıları tarafından yapılan saldırılara karşı dayanımı yüksektir. Bu yeteneklerini çarpanlara ayırma ve ayrık logaritma problemleri sayesinde kazanmaktadırlar. Fakat, sahip oldukları eşsiz paralel işlem yeteneği ile kuantum bilgisayarlar bu algoritmalara ait bütün çözüm olasılıklarını aynı anda oluşturup doğru olana polinom zamanda indirgeyebilirler. Bu sebeple yeni bir açık anahtarlı şifreleme algoritmasına geçiş yapmamız gerekmektedir. Bu geçişi standardize edebilmek için American Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) bir yarışma düzenlemektedir. 2016 yılında başlayan ve 59 algoritmanın şifreleme alanında katıldığı bu yarışmanın her turunda katılımcı algoritmalarin güvenlik ve performans yetenekleri dünyanın her yerindeki bağımsız araştırmacılar tarafından incelenmektedir. Bu tez çalışmasında 3. tur katılımcısı NTRU algoritması incelenmiş olup, alanda programlanabilir kapı dizisi (FPGA) üzerinde gerçeklenmiştir. NTRU algoritması çok boyutlu kafes yapısına sahiptir ve en kısa vektör sorusunu şifreleme fonksiyonu olarak kullanır. Bu sayede kuantum bilgisayarlara karşı güvenlik sağlayabilmektedir. Donanım üzerinde yapılan tasarımlar kapı seviyesinde paralelleştirme ve özel tasarlanmış mantıksal yapılardan faydalanabilirler. Şifreleme, şifrenin çözülmesi ve bilgilerin paketlenmesi işlemleri önerilen iyileştirmelerle gerçeklenmiştir. Şifre üretimi, üretilen şifrelerin uzun ömürleri ve elle yüklenebilecek olmaları sebebiyle tasarıma dahil edilmemiştir. Tasarım düşük kaynak tüketimi ve esneklik kriterlerine göre yapılmıştır. Bu kriterlere uyum sağlayarak ağ üzerinde çalışan düşük güçlü gömülü cihazlar için uygun bir çözüm oluşturulmuştur.
Özet (Çeviri)
At the dawn of quantum computing, our most trusted cryptosystems are at significant risk. All vastly used and standardized public-key algorithms such as RSA and ECC were designed to withstand the attacks from classical computers by using integer factorization and discrete logarithm problems. However, quantum computers can generate the whole solution space for these problems that contains all the possible keys and reduce it to the correct key in polynomial time. Therefore, we need to start using a new public key encryption algorithm before the first full-scale quantum computer starts to work. To select this new algorithm, NIST organized a competition in 2016. They received 59 submissions in the field of encryption. With the passing rounds, algorithms are heavily investigated according to security and performance metrics by researchers all around the globe. In this thesis work, we focused on the NTRU, one of the third-round candidate algorithms. This lattice-based algorithm uses Shortest Vector Problem as the encryption function and has the ability to provide secrecy against quantum computers. We worked on the hardware implementation of the NTRU. By implementing an algorithm on FPGA, we can benefit from gate-level parallelism and design algorithm-specific logical blocks. We implemented encryption, decryption, and data processing modules with our proposed improvements. The key generation module is not implemented because generated keys can be loaded manually and have a long life of usage. Our design focuses on resource optimization and flexibility. These properties enabled us to provide a suitable solution for low-power embedded network devices.
Benzer Tezler
- Compact, flexible and fast coprocessor design for elliptic curve pairing operation on reconfigurable hardware
FPGA üzerinde eliptik eğri pairing operasyonu için esnek, kompakt ve hızlı işlemci tasarımı
ERTUĞRUL MURAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAY SAVAŞ
- Compact and non-compact formulations for segment routing
Segment yönlendirme ile enerji farkindalikli trafik mühendisliği
OSMAN KAĞAN YAYLA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OYA KARAŞAN
- Design, fabrication and control of a compact soft manipulator
Kompakt yumuşak eyleyicinin tasarımı, imalatı ve kontrolü
BURAK ÖZTOPRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH TÜRKSEVEN
- Synthesis, characterization, and application of manganese-doped iron sulfide nanoplatelets on carbon cloth: A negative flexible and wearable electrode material for future electronics and energy storage
Synthesis, characterization, and application of manganese-doped iron sulfide nanoplatelets on carbon cloth: A negative flexible and wearable electrode material for future electronics and energy storage
ALMİLA NUR GÖZÜTOK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMREN NALBANT
- Kısıtlı yaşam hacimlerinde“tüm-esnek tasarım”ve uygulama yöntemleri
“total-flexible design”and production methods in restricted living spaces
EMİR GÖKHAN SAZLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. HANDE ZEYNEP KAYAN