學位論文
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Item Chipyard 架構之後量子密碼簽章開源平台實作與效能分析：以 SPHINCS+ 為例(2025) 陳昱誠; Chen, Yu-Cheng隨著量子計算技術的迅速進展，傳統公鑰密碼系統將面臨被破解的潛在風險。SPHINCS+ 是一種基於雜湊函數的後量子數位簽章演算法，具備對量子計算攻擊的抵抗能力。SPHINCS+ 演算法允許私鑰重複使用且無需追蹤使用次數，兼具高度安全性與可預測性，特別適合應用於對資訊安全具有高度要求的嵌入式裝置。然而，SPHINCS+ 本身計算過程複雜且速度慢，對於資源受限系統構成明顯的效能瓶頸。 為解決此問題，本研究採用開源 RISC-V SoC 設計平台 Chipyard，整合 Rocket Core 處理器與 RoCC（Rocket Custom Coprocessor）硬體協同處理器介面， 導入 SHA3 開源硬體加速器以提升關鍵雜湊運算效率，實現 RISC-V 後量子密碼 硬體架構。系統架構中結合 SPHINCS+ 中的三種簽章演算法：FORS、WOTS+ 與 多層 Merkle Tree，進行軟硬體整合設計，聚焦於 SHA3 雜湊運算之硬體加速優化。 實驗結果顯示所提出的硬體加速設計可顯著降低 SPHINCS+ 簽章生成與驗證延 遲，同時透過參數集調整，使其更適用應用於嵌入式系統實際部署，達成高效且安 全之後量子密碼簽章實作。