LM-SHA3

Özellikler

Kriptografik hash

• SHA3-224, SHA3-256, SHA3-384, SHA3-512

Genişletilebilir çıkışlı fonksiyonlar (XOF)

• SHAKE128, cSHAKE128
• SHAKE256, cSHAKE256

Mesaj kimlik doğrulama

• KMAC128, KMAC256

Motor

• Sabit olarak her 24 saat çevriminde bir Keccak-f[1600] permütasyonu
• Mesaj saat başına tam bir 64 bit lane hızında alınır; motor veri beklemek için durmaz
• Alan soneki ve pad10*1 dolgusu donanımda uygulanır
• Bağlam değiştirme: 1600 bitlik durumun tamamı register haritası üzerinden kaydedilir ve geri yüklenir
• Yetenek register'ı: sürücü konfigürasyonu kendisine söylenmeden keşfeder

Entegrasyon

• AMBA AXI4-Lite kontrol ve üç AXI4-Stream veri arayüzü
• İki teslim top'ı: eksiksiz AXI ürünü ya da kendi yapınız için yalın sünger
• Tek saat alanı, tek reset: false path yok, multicycle yol yok
• ANSI C sürücüsü, UVM RAL, IP-XACT, SystemRDL register tanımı
• Tek kaynaktan her AMD, Altera ya da Efinix cihazına taşınabilir

---

Uygulamalar

• Dijital imza ve sertifika işleme
• Post-kuantum kriptografi: ML-KEM ve ML-DSA baştan sona SHAKE ve cSHAKE kullanır
• Anahtar türetme ve mesaj kimlik doğrulama
• Güvenli açılış (secure boot) ve firmware doğrulama
• Şifreli veri depolama
• Güvenli haberleşme

---

Blok diyagramı

---

SHA-3 fonksiyonları

On fonksiyon yalnızca rate, alan soneki ve çıkış uzunluğu açısından farklıdır; hepsine tek bir motor hizmet eder.

Rate değerleri FIPS 202 bölüm 6'yı izler: r = 1600 − 2s. Sonekler SHA-3 ve SHAKE için ek B.2'yi izler; türetilmiş fonksiyonlar 00 alır, çünkü onların alanını cSHAKE öneki ayırır.

---

Arayüzler

Blok, giriş mesajının ve çıkış hash değerinin yüksek hızda aktarımı için iki 64 bit AXI4-Stream arayüzü ile cSHAKE ve KMAC parametre dizilerini taşıyan 8 bit bir AXI4-Stream arayüzü içerir. AXI4-Lite arayüzü; SHA-3 fonksiyonunu, XOF'ların özet uzunluğunu ve cSHAKE/KMAC parametrelerini seçmek için register haritasına erişim sağlar.

tkeep son mesaj vuruşundaki baytları belirtir; böylece bir mesaj herhangi bir bayt sayısında olabilir. Parametre dizileri cSHAKE için önce N sonra S, KMAC için önce S sonra K olarak gelir.

---

Bant genişliği

Bant genişliği doğrudan mimariden gelir ve tabloya bakmadan her saat frekansı için hesaplanabilir:

one permutation              24 clock cycles
one rate-block per permutation
throughput  =  rate_bytes  x  f_clk  /  24

300 MHz'te SHA3-256 için bu, 136 × 300 × 10⁶ / 24 ≈ 1,7 GB/s eder.

Permütasyon sabit gecikmelidir. Mesaj içeriğinden bağımsız olarak her permütasyon 24 çevrimdir ve bu ölçülerek değil, formal olarak kanıtlanmıştır: tur sayısı özelliğini ayrı bir kanıt taşır. Dolayısıyla çalışma süresi yalnızca mesaj uzunluğunun bir fonksiyonudur. Maskeleme, rastgeleleştirme ya da hata tespiti önlemleri uygulanmamıştır; bir uygulama güç analizine ya da hata enjeksiyonuna karşı direnç gerektiriyorsa bu, çevreleyen sistemin işidir.

---

Konfigürasyon

Bu blokta bir hash'i bir MAC'ten ayıran her şey bir register yazmasıdır. Yanlış ayarlanabilecek, elaboration zamanında fonksiyon alt kümesi seçimi yoktur.

---

Kaynaklar ve performans

Her hedef cihaz için kaynak kullanımı ve maksimum saat frekansı bağlam dışında (out of context) ölçülür ve bu sayfadaki ölçülmüş sonuçlarda hedef bazında yayımlanır. AMD ve Efinix satırları LUT, Altera satırları ALM raporlar; ikisi hiçbir zaman birleştirilmez.

---

Teslimat içeriği