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基于FPGA的后量子密码CRYSTALS-Kyber多路并行优化实现.docx

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本文档探讨了在FPGA平台上对后量子加密算法CRYSTALS-Kyber进行多路并行优化的方法，旨在提高其运行效率和实用性。 后量子密码CRYSTALS-Kyber的FPGA多路并行优化实现.docx

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  • 基于FPGA的后量子密码CRYSTALS-Kyber多路并行优化实现.docx
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  • crystals-kyber-[removed]CRYSTALS-KYBER (V3) 后量子密钥交换算法的 JavaScript 实现
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    CRYSTALS-KYBER是一个用于后量子安全的密钥交换协议。此项目提供了其在JavaScript中的实现，使开发者能够在浏览器等环境中使用该协议确保通信的安全性。 CRYSTALS-KYBER是一种后量子密钥交换协议，用于在双方之间安全地建立对称密钥。 此JavaScript实现适用于客户端Web浏览器应用程序，但也可以应用于任何基于JavaScript的环境。大部分代码是从Kyber的Go语言版本翻译而来的，并且该库支持512、768和1024三种不同的安全性强度级别。当前这个特定的实现仅提供768的安全性等级；未来可能根据设计变更来增加其他安全级别的支持。 此代码基于最新版本构建，可以确保与最新的协议标准保持一致。KYBER-768能够为双方生成一个256位的对称密钥，为了在通信通道上进行数据加密和验证标签计算时使用这个密钥，建议采用AES-256等算法。 整个交换过程如下图所示： 要开始使用，请通过Node.js或React环境安装npm。
     
  • Kyber：第三轮后量子密码算法
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    Kyber是一种先进的加密协议，被提名为NIST标准的后量子密码算法。它在安全性、效率及密钥交换灵活性方面表现出色，尤其适合未来的网络安全需求。 第三轮后量子密码算法Kyber在设计上具有较高的安全性和效率，在实际应用中有广泛的应用前景。
     
  • 基于FPGA的全并行FIR滤波器实现与优化
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    本研究探讨了在FPGA平台上设计和优化全并行FIR滤波器的方法，旨在提高信号处理效率及硬件资源利用率。通过精心架构和算法改进，实现了高性能、低延迟的数据过滤功能。 FIR数字滤波器的实现方法多样，而现代数字通信对实时性的需求决定了它需要很高的数据吞吐率和处理速度。本段落探讨了高速全并行FIR在FPGA上的实现方式，并以8输入15阶FIR滤波器为例，在直接型FIR的基础上改进得到全并行结构，使用Verilog硬件描述语言完成设计，仿真结果与MATLAB测试结果一致。在此基础上提出了两种改进措施，并进行了综合、布局布线，对比了所占资源情况，结果显示分布式FIR是硬件实现的最佳选择。
     
  • 基于FPGA的四路并行MDF FFT实现
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    本项目设计了一种在FPGA上运行的高效算法，用于实现四路并行的MDF快速傅里叶变换(FFT)，优化了计算资源和速度。 基于FPGA的FFT计算架构主要分为四种类型：顺序架构、并行架构、流水线架构和阵列架构。流水线结构采用时间并行的方法，将重复的计算过程分解为多级进行处理，在各级之间以流水的方式在时间上实现并行运算。MDF（多重数据流）架构是SDF（单重数据流）架构的并行版本。最初的MDF架构由多个SDF架构通过变换电路连接而成。通常，一个完整的MDF系统包含若干相互链接的SDF路径，每条路径负责处理一组独立的数据输入流。这种设计有利于有效利用寄存器资源，并节省内存使用量。 四路并行基2-DIF MDF FFT的具体结构如图7所示：可以看到该架构是单通道SDF FFT的扩展版本，即从单一数据通道变为四个平行运行的数据通道。在最初的8个阶段中，每个独立的数据流都在各自的路径上单独处理，并互不影响；而在最后两个阶段，则将四路并行输入统一整合处理以输出最终结果。
     
  • 基于MATLAB的多路并行FFT实现代码
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    本项目采用MATLAB编程环境，实现了多路并行快速傅里叶变换（FFT）算法的高效编码。通过优化设计，能够显著提升信号处理的速度与性能。 使用MATLAB实现的多路并行FFT对于理解FFT及其并行实现具有参考价值。
     
  • 基于mpi4py的粒子群优化算法并行实现-Python代码下载
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    本资源提供基于MPI4Py库的粒子群优化算法Python代码，实现了高效的并行计算。适合需要解决大规模优化问题的研究者和开发者使用。 使用 MPI（通过 mpi4py Python 包）实现主从模型来在多个节点上并行化粒子群优化算法的代码如下：被最小化的目标函数是 Alpine 1 函数，该函数因引入了0.1秒的人为延迟而变得计算成本较高。此并行化的主从模型中包括两种类型的节点——一个主节点和若干从节点。当 rank=0 时，表示这是主节点，并执行特定的指令；所有其他 rank 的进程则作为从节点运行不同的代码段。 注意：确保在每个参与计算的计算机上都保存着相同的 parPSO.py 文件（例如，在 Documents 目录中）以便于协调工作负载。为了启动并行化 PSO，您可以在主节点的终端输入以下命令： ``` mpiexec -f machinefile -n 3 python Documents/parPSO.py ``` 该命令指示在总共三个节点上运行程序（即一个作为主节点和两个从属计算节点）。
     
  • 基于FPGA的加密电路实现
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    本项目旨在探讨并实现一种基于FPGA平台的高效加密算法硬件电路设计，以提升数据安全性和处理速度。通过优化逻辑资源使用和加速加解密过程，为信息安全领域提供了一种新的技术解决方案。 课件详细讲解了如何使用FPGA实现DES、AES、RSA等加密算法。
     
  • 基于FPGA的GPON-AES优化实现
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    本研究探讨了在FPGA平台上对GPON系统进行AES加密算法的高效优化实现方法，旨在提升数据传输安全性和处理速度。 本段落阐述了在GPON系统中嵌入AES算法的过程以及AES的加密解密方法。文中提出了一种针对AES计数器模式在GPON中的FPGA实现进行优化的方法，并详细描述了一种结合轮间流水线与轮内流水线复用技术、控制简单的AES实现方案，同时提供了关键时序图和综合结果以供参考。
     
  • 基于FPGA的电子密码锁设计与实现
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    本项目旨在设计并实现一款基于FPGA技术的电子密码锁系统。通过硬件描述语言编程，实现了灵活、安全且高效的密码输入验证机制，适用于家庭及办公环境的安全保障需求。 在电子技术迅速发展的背景下，具备防盗报警等功能的电子密码锁逐渐取代了传统的弹子锁以及安全性较低的机械式密码锁。随着电子技术的进步，电子密码锁的设计也在不断演进，包括传统PCB板设计、PLC设计和单片机设计等方法。其中，基于单片机的技术应用较为广泛。然而，在实际操作中，由于程序容易出现错误，系统的可靠性较差。 相比之下，采用VHDL语言能够更快速且灵活地创建满足各种需求的密码锁，并优于其他设计方案。本段落提出了一种利用现场可编程门阵列（FPGA）器件设计电子密码锁的方法。通过EDA技术、Quartus II平台和硬件描述语言，在一片FPGA芯片上实现了该系统的设计。 此方案充分利用了FPGA资源可编程的优势，能够高效地对系统进行升级与改进。使用FPGA构建的系统中，所有算法均由硬件电路实现，大大提升了系统的可靠性。此外，由于FPGA具备在系统编程功能（ISP），当设计需要更新时只需改变FPGA内的控制和接口电路，并通过EDA工具将新的设计方案下载到芯片内即可完成修改而无需重新设计外部电路。 为了更好地适应实际生活需求，在本段落的设计中增加了键盘防抖、数码显示控制以及自动报警等功能，使整个系统更加人性化且实用化。因此，这种基于FPGA的电子密码锁具有较高的推广价值和应用前景。