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公開番号2024153313
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067125
出願日2023-04-17
発明の名称演算装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類G06F 17/14 20060101AFI20241022BHJP(計算;計数)
要約【課題】少ないハードウェアリソースでも数論変換を実行可能な演算装置を提供する。
【解決手段】数論変換を行うための演算装置100は、2つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算ユニット50を1つまたは並列に複数備え、2つ以上の入力データと同数の出力データを出力する、演算部40と、出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、並び替えデータの一部または全部を入力データとして繰り返し演算部に入力する、並び替え部30と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
数論変換を行うための演算装置（１００）であって、
２つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算ユニット（５０）を１つまたは並列に複数備え、２つ以上の前記入力データと同数の出力データを出力する、演算部（４０）と、
前記出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、前記並び替えデータの一部または全部を前記入力データとして繰り返し前記演算部に入力する、並び替え部（３０）と、を備える、
演算装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の演算装置であって、
前記入力データは、数論変換によって暗号化または復号が行われるデータに含まれるデータである、
演算装置。
【請求項３】
請求項２に記載の演算装置であって、
前記演算装置は、車両に搭載される、
演算装置。
【請求項４】
請求項３に記載の演算装置であって、
前記入力データは、前記車両の外部に存在する通信装置の正当性を検証するための認証データに含まれるデータであり、
前記車両が、前記通信装置と通信する場合に、前記演算部に前記入力データが入力される、
演算装置。
【請求項５】
請求項３に記載の演算装置であって、
前記入力データは、前記車両を制御するプログラムの正当性を検証するための認証データに含まれるデータであり、
前記車両が前記プログラムを実行する場合に、前記演算部に前記入力データが入力される、
演算装置。
【請求項６】
請求項３に記載の演算装置であって、
前記入力データは、前記車両に搭載されたデバイスの正当性を検証するための認証データに含まれるデータであり、
前記デバイス同士が通信する場合に、前記演算部に前記入力データが入力される、
演算装置。
【請求項７】
請求項１に記載の演算装置であって、
前記演算ユニットは、
１つの前記入力データである第１入力データが入力される第１入力部と、
前記第１入力データとは異なる１つの前記入力データである第２入力データが入力される第２入力部と、
入力された値に予め定められた係数を乗算した値を出力する乗算器と、
１つの前記出力データである第１出力データを出力する第１出力部と、
前記第１出力データとは異なる１つの前記出力データである第２出力データを出力する第２出力部と、を備え、
前記第１出力部は、前記第１入力データと前記第２入力データを加算した値を前記第１出力データとして出力し、
前記第２出力部は、前記第１入力データから前記第２入力データを減算した値に、前記係数を乗算した値を、前記第２出力データとして出力する、
演算装置。
【請求項８】
請求項１に記載の演算装置であって、
前記演算ユニットは、
数論変換および逆数論変換のバタフライ演算を実行可能に設けられており、
入力された値、または、入力された値にシフト演算を行った値を選択的に出力するシフト演算部と、
前記バタフライ演算に含まれる乗算を実行する位置を選択可能に設けられ、入力された値に予め定められた係数を乗算した値を出力する、乗算器と、を備え、
前記演算ユニットが数論変換のバタフライ演算を実行する場合に、
前記シフト演算部は、入力された値を出力し、
前記乗算器は、前記出力データが出力される直前に前記乗算を実行し、
前記演算ユニットが逆数論変換のバタフライ演算を実行する場合に、
前記シフト演算部は、入力された値に前記シフト演算を行った値を出力し、
前記乗算器は、前記入力データが入力された直後に前記乗算を実行する、
演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、演算装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ポスト量子暗号化の演算を高速に実行可能なコプロセッサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２２／０１７１８８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、量子コンピュータによって暗号が解読されることを抑制するために、ポスト量子暗号の暗号化演算を実行可能な演算装置を車両等に組み込むことが求められている。ポスト量子暗号の一つである格子暗号の演算では、演算量の多い数論変換が実行される。数論変換を実行する演算装置を車両等に組み込む場合、組み込み可能なハードウェアリソースに限りがある。そのため、少ないハードウェアリソースでも数論変換を実行可能な演算装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、数論変換を行うための演算装置が提供される。この演算装置は、２つの入力データのバタフライ演算を行うように構成された演算ユニット（５０）を１つまたは並列に複数備え、２つ以上の前記入力データと同数の出力データを出力する、演算部（４０）と、前記出力データを予め定められた順番に並び替えた並び替えデータを生成し、前記並び替えデータの一部または全部を前記入力データとして繰り返し前記演算部に入力する、並び替え部（３０）と、を備える。
【０００７】
この形態によれば、演算装置は、同じ演算ユニットを繰り返し使用して２つの入力データのバタフライ演算を行うことで、数論変換を実行する。そのため、少ないハードウェアリソースでも数論変換を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態における演算装置の概略構成を示す説明図。
第１演算ユニットの構成を説明する図。
８個のデータの数論変換のバタフライ演算を説明する図。
第１実施形態における数論変換処理の工程図。
第１実施形態における１段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第１実施形態における２段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第１実施形態における３段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第１実施形態の数論変換処理における、各演算ユニットの入力データと出力データを説明する図。
第２実施形態における演算装置の概略構成を示す説明図。
第２実施形態における１段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第２実施形態における２段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第２実施形態における３段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第２実施形態の数論変換処理における、各演算ユニットの入力データと出力データを説明する図。
第３実施形態における演算装置の概略構成を示す説明図。
第３実施形態における１段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第３実施形態における２段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第３実施形態における３段目のＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第３実施形態の数論変換処理における、各演算ユニットの入力データと出力データを説明する図。
第４実施形態における演算ユニットの構成を説明する図。
８個のデータの逆数論変換のバタフライ演算を説明する図。
第４実施形態における逆数論変換処理の工程図。
第４実施形態における１段目のＩＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第４実施形態における２段目のＩＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第４実施形態における３段目のＩＮＴＴバタフライ演算処理の工程図。
第４実施形態の逆数論変換処理における、各演算ユニットの入力データと出力データを説明する図。
第５実施形態における演算ユニットの構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１に示す演算装置１００は、数論変換を行うための装置である。演算装置１００は、車両に搭載される。本実施形態では、車両は、自動車である。演算装置１００は、例えば、車両が、車両の外部の通信相手と通信する場合や、車両を制御するプログラムを実行する場合等に、数論変換のバタフライ演算を行うことで、データの暗号化または復号を行う。数論変換を、ＮＴＴ（Number Theoretic Transform）とも呼ぶ。車両は、例えば、オートバイであってもよい。
【００１０】
演算装置１００は、ＣＰＵ１０と、メモリ２０と、並び替え部３０と、演算部４０と、を備える。メモリ２０には、数論変換のバタフライ演算によって暗号化または復号が行われるデータに含まれるデータが記憶される。なお、メモリ２０を記憶部とも呼ぶ。
（【００１１】以降は省略されています）

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