20.500.12556/RUL-175963 Hardware implementation of Falcon post-quantum signature scheme Strojna implementacija post-kvantne podpisne sheme Falcon Quantum computers threaten to break current signature algorithms, prompting NIST to standardize multiple post-quantum signature algorithms, including Falcon. Falcon's reliance on floating-point arithmetic and recursive algorithms makes designing efficient hardware implementations difficult. This thesis presents the first unified accelerator for signature generation and signature verification for Falcon-512 and Falcon-1024 completely in hardware. Synthesized for Zynq UltraScale+, the design uses 74k LUTs, 38k flip-flops and 175 DSPs, requiring 190k/383k cycles for signature generation and 7.8k/16.6k cycles for verification. Compared to existing partial implementations, our accelerator achieves lower resource utilization while supporting both operations, and with all source code publicly available. Kvantni računalniki ogrožajo sedanje algoritme za digitalno podpisovanje, zato je NIST standardiziral več post-kvantnih alternativ, med njimi tudi Falcon. Ta uporablja aritmetiko s plavajočo vejico in rekurzivne algoritme, kar otežuje načrtovanje učinkovitih strojnih implementaciji. To magistrsko delo predstavlja prvi enotni pospeševalnik za generiranje in preverjanje podpisov za Falcon-512 in Falcon-1024, ki je v celoti izveden v strojni opremi. Sintetiziran za arhitekturo Zynq UltraScale+ uporablja 74k LUT-ov, 38k flip-flopov in 175 DSP-jev, za generiranje podpisov potrebuje 190k/383k ciklov, za preverjanje pa 7,8k/16,6k ciklov. V primerjavi z obstoječimi implementacijami posameznih algoritmov naš pospeševalnik dosega nižjo porabo virov, hkrati pa podpira obe operaciji. Vsa izvorna koda je javno dostopna. Falcon post-quantum cryptography digital signature FPGA lattice-based cryptography SystemVerilog Falcon post-kvantna kriptografija digitalni podpis FPGA kriptografija na osnovi rešetke SystemVerilog true false false Angleški jezik Slovenski jezik Magistrsko delo/naloga 2025-11-14 10:55:02 2025-11-14 10:55:08 2025-12-16 03:59:57 0000-00-00 00:00:00 2025 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 37901 258122755 Smole_Vid_-_Strojna_implementacija_post-kvantne_podpisne_sheme_Falcon.pdf Smole_Vid_-_Strojna_implementacija_post-kvantne_podpisne_sheme_Falcon.pdf 1 E096672297610905C6C96579C7C7AAF7 c03279a6b7822ddca4dc01fc09b0c1d8c897307cd891173e878544a4115042d6 aba2ae2d-c13f-11f0-9328-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=221954 Fakulteta za računalništvo in informatiko 0 0 0