CRYSTAL-KYBER硬件设计优化空间探索

公钥密码学对全球数字信息系统的安全起着至关重要的作用。然而,随着量子计算机研究的发展和Shor算法等的出现,公钥密码学的安全性受到了潜在的极大的威胁。因此,能够抵抗量子计算机攻击的密码算法开始受到密码学界的关注,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)发起了后量子密码(Post-quantum cryptography,PQC)算法标准全球征集竞赛。在参选的算法中,基于格的算法在安全性、公钥私钥尺寸和运算速度中达到了较好的权衡,因此是最有潜力的后量子加密算法体制。而CRYSTALS-KYBER作为基于格的密钥封装算法(Key encapsulation mechanism,KEM),通过了该全球征集竞赛的三轮遴选。对于后量子密码算法,算法的硬件实现效率是一个重要评价指标。因此,本文使用高层次综合工具(High-level synthesis,HLS),针对CRYSTALS-KYBER的三个主模块(密钥生成,密钥封装和密钥解封装),在不同参数集下探索了硬件设计的实现和优化空间。作为一种快速便捷的电路设计方法,HLS可以用来对不同算法的硬件实现进行高效和便捷的探索。本文利用该工具,对CRYSTALS-KYBER的软件代码进行了分析,并尝试不同的组合策略来优化HLS硬件实现结果,并最终获得了最优化的电路结构。同时,本文编写了tcl-perl协同脚本,以自动化地搜索最优优化策略,获得最优电路结构。实验结果表明,适度优化循环和时序约束可以大大提高HLS综合得到的KYBER电路性能。与已有的软件实现相比,本文具有明显的性能优势。与HLS实现工作相比,本文对Kyber-512的优化使得封装算法的性能提高了75%,解封装算法的性能提高了55.1%。与基准数据相比,密钥生成算法的性能提高了44.2%。对于CRYSTALS-KYBER的另外两个参数集(Kyber-768和Kyber-1024),本文也获得了类似的优化效果。     

基于改进遗传算法的神经网络非线性模型的辨识

对非线性系统的辨识现在大多采用动态BP算法采训练权值,存在收敛速度慢、易陷入局部极小值、全局搜索能力弱等缺点.为了克服动态BP算法的上述缺点,采用改进的遗传算法对非线性系统进行建模仿真实验,结果表明该方法有效.     

基于FPGA的短波红外图像灰度级拉伸算法实现

为了增强短波红外成像仪的成像对比度,提高目标的识别率,介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的灰度拉伸算法的实现方法。利用视频数据两帧之间灰度分布近似的特性,通过统计上一帧图像的灰度分布,计算图像拉伸所需要的参数,处理当前帧的图像,达到实时处理的效果。在灰度统计模块中,利用FPGA的片上块随机存储器(Block RAM)资源,采用非倍频的流水线数字逻辑设计,避免了跨时钟域的操作,降低了系统状态机的复杂度,提高了系统的工作频率。采用国产320×256元InGaAs面阵探测器,搭载了Xilinx Artix-7系列芯片的实验平台进行实验,仿真结果表明,该方法能有效提高短波红外图像的对比度,具有占用资源少、运算速度快、成本低、可移植性高等优点,满足短波红外成像仪实时灰度拉伸处理的设计要求。     

基于网页结构特征的中文命名实体识别和关联算法

本文针对已有命名实体识别算法在网页结构特征利用方面的问题,提出了基于网页结构特征的中文命名实体识别算法和实体关联算法。该算法结合了网页结构特征,提出了候选实体生成方法,将实体类型识别问题转化为候选实体分类问题。同时提出了基于DOM-Ttee的实体关联算法,实验显示本文的系统是非常有效的。     

覆盖状态内部分枝的测试向量生成

提出一种能兼顾状态内部分杜的状态覆盖方法．在状态内部分枝树的终端结点处添加状态转换语句，将原先的单个转换分成多个转换分枝；从而实现对原先的状态转换进行扩展，使得用传统的状态测试方法就能够覆盖到状态内部的分枝．为了准确描述该过程，文中给出了分枝扩展的形式化方法．在此基础上，给出一个测试向量生成算法：遍历状态转换有向图；依状态间转换条件生成测试向量；依遍历顺序收集测试向量．通过对ITC99-benchmark中时序电路的试验表明，本文方法是有效的．     

低温下生物增效技术对去除氨氮效果的改善

在冬季水温低的情况下,为改善对氨氮的去除效果而实施了生物增效试验,连续30d向某污水处理厂的曝气池投加硝化菌,研究了投加菌剂后对氨氮的去除效果.投加菌剂10 d后,在水温为12.4 ～ 15.2℃时,二沉池出水氨氮浓度＜15 mg/L,对氨氮的去除率由68.6％提高至84.7％,处理水量由6.2×104 m3/d提升至7.5×104 m3/d.菌剂投加期结束后的30 d内,在维持高处理水量的前提下,出水氨氮＜7 mg/L,去除率＞91％,处理水量超过设计水量约25％.同时,该技术的费用较低,直接菌剂成本仅为0.067元/m3.     

通路时延测试综述

本文对目前通路时延测试领域的主要研究成果进行了综述，阐述了主要的通路时延可测试性及相应的单通路时延故障的分类，并介绍了三种精简通路集的通路时延测试方法。