Fast computation of cyclic convolutions and their applications in code-based asymmetric encryption schemes

Разработка быстрых алгоритмов генерации ключей, шифрования и дешифрования не только повышает эффективность соответствующих операций. Такие быстрые алгоритмы, например, для асимметричных криптосистем на квазициклических кодах, позволяют экспериментально исследовать зависимость вероятности ошибочного расшифрования от параметров кода для малых параметров безопасности и экстраполировать эти результаты на большие значения параметров безопасности. В этой статье мы исследуем эффективные алгоритмы циклической свертки, специально разработанные, в том числе, для использования в алгоритмах кодирования и декодирования квазициклических LDPC и MDPC кодов. Соответствующие свертки работают с двоичными векторами, которые могут быть как разреженными, так и плотными. Предлагаемые алгоритмы достигают высокой скорости за счет компактного хранения разреженных векторов, использования аппаратно поддерживаемых инструкций XOR и замены операций по модулю специализированными преобразованиями цикла. Эти быстрые алгоритмы имеют потенциальное применение не только в криптографии, но и в других областях, где используются свертки.