格基后量子密码双域可重构多项式乘法运算单元架构研究

来源：电子与信息学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：陈韬, 赵旺鹏, 别梦妮, 李伟, 南龙梅, 杜怡然, 付秋兴

单位：信息工程大学密码工程学院 郑州 450001

摘要：多项式乘法作为格密码算法的核心运算，通过快速数论变换(NTT)/快速傅里叶变换(FFT)设计成多项式乘法架构能够降低计算复杂度，提升格密码算法的运算速度。为支持多参数的多项式乘法运算，并提升多项式乘法的运算速度，该文提出一种双域可重构多项式乘法运算单元架构。首先基于Kyber, Dilithium和Falcon算法中的参数特征，提取多项式乘法的运算网络，并对内部双域乘法运算在算法层进行优化设计。其次，基于多项式乘法运算网络设计出双域可重构多项式乘法运算单元架构，并对双域可重构乘法单元进行优化设计以提升运算速度。最后，为提高运算单元架构的资源利用率，该文对多项式乘法运算单元架构进行并行度分析，当支持1路64 bit、2路32 bit或4路16 bit的运算时，多项式乘法运算架构的面积效率最高。该文在Xilinx FPGA xc7v2000tflg1925上进行实验验证，能够支持Kyber, Dilithium和Falcon算法中所有多项式乘法运算，工作频率达到169 MHz，面积时间积降低了50%以上。

关键词：格基后量子密码, 多项式乘法, 双域可重构, 并行化

基金资助：国家自然科学基金(62302519)