ARM/NEON 프로세서를 활용한 NIST PQC SABER에서 Toom-Cook 알고리즘 최적화 구현 연구

Vol. 31, No. 3, pp. 463-471, 6월. 2021
10.13089/JKIISC.2021.31.3.463, Full Text:
Keywords: SABER, Toom-Cook, ARM/NEON, parallel implementation, Internet of Things
Abstract

NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 2016년부터 양자컴퓨팅 환경을 대비하여 양자내성암호 표준화 사업을 진행하고 있다. 현재 3라운드가 진행 중이며, 대부분 후보자(5/7)는 격자기반 암호이다. 격자기반 암호는 효율적인 연산 처리와 적절한 키 길이를 제공하여 다른 기반의 양자내성 암호보다 리소스가 제한적인 임베디드 환경에서도 적용이 가능하다는 평가를 받고 있다. 그중 SABER KEM은 효율적인 모듈러스와 연산 부하가 큰 다항식 곱셈을 처리하기 위해 Toom-Cook 알고리즘을 제공한다. 본 논문에서는 ARMv8-A 환경에서 ARM/NEON을 활용하여 SABER의 Toom-Cook 알고리즘에서 평가와 보간 과정에 대한 최적화 구현 방법을 소개한다. 평가과정에서는 ARM/NEON의 효율적인 인터리빙 방법을 제안하며, 보간 과정에 서는 다양한 임베디드 환경에서 적용 가능한 최적화된 구현 방법론을 소개한다. 결과적으로 제안하는 구현은 이전 레퍼런스 구현보다 평가과정에서는 약 3.5배 보간과정에서는 약 5배 빠른 성능을 달성하였다.

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Cite this article
[IEEE Style]
송진교, 서석충 and 김영범, "ARM/NEON 프로세서를 활용한 NIST PQC SABER에서 Toom-Cook 알고리즘 최적화 구현 연구," Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology, vol. 31, no. 3, pp. 463-471, 2021. DOI: 10.13089/JKIISC.2021.31.3.463.

[ACM Style]
송진교, 서석충, and 김영범. 2021. ARM/NEON 프로세서를 활용한 NIST PQC SABER에서 Toom-Cook 알고리즘 최적화 구현 연구. Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology, 31, 3, (2021), 463-471. DOI: 10.13089/JKIISC.2021.31.3.463.