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椭圆曲线密码体制(Elliptic Curve Cryptology,ECC)相比RSA拥有更高安全性、更小存储空间以及更低带宽要求,已经被工业界广泛应用于安全性要求高的芯片中。但是ECC的安全性所依赖的数学难题——离散对数问题,已经被证明不能抵御量子攻击,公钥密码学领域在探索一种安全高效的后量子密码体制,格密码体制作为后量子密码体系的候选之一受到广泛关注,尤其是格密码的硬件设计仍处于探索阶段。本课题的目的是在现阶段主流方向ECC上设计一种新型算法并提供一种可靠高效的硬件实现方案;另一方面在未来后量子密码体制研究中努力缩减加解密时间和空间开销,使得基于格的加密体系替代目前主流的加密体系成为一种可能。本课题首先在ECC的研究方面对素数域的Co-Z方法进行深入研究,依据Co-Z Protected NAF算法,提出一种高效的双域可配置硬件实现架构,能够平衡速度与面积因素,使效能达到最优,这种架构不仅具备虚假操作的规范性优点,另外还能够有效防止安全错误攻击。通过ASIC设计的方式实现了所提出的架构,实验结果表明本课题提出的Co-Z Protected NAF硬件架构在素数域对比Protected NAF有1.36倍的速度提升,同时在扩展到二元扩域的时候能够抵消30.7%的虚假操作。此外因为算法仅在标量乘层次上进行优化,因此仅产生不到1%的额外面积成本来实现其改进的时间复杂度和安全性。其次,在后量子密码体制研究中主要针对LWE(Learning With Error)问题构造的密码系统,为了充分复用有限资源,合理利用并行结构和流水线技术,尽可能挖掘芯片的性能,改进得到一种快速取模FFT(Fast Fourier Transform)设计,应用这种设计能够提升快速多项式乘法运算,实现提升整体加解密效率的目的。完成一种基于环上LWE问题的新型高效硬件实现,在加解密的周期花费上比2014年Poppelmann提出的方案快了21.5%和56.5%,最终实现的加密时间为25.39微秒,解密时间为12.66微秒。