Secure and efficient design of lattice-based cryptography

Post-Quantum-Kryptographie, und im Speziellen gitterbasierte Kryptographie, wird aktuell breit in praktischen Systemen ausgerollt. In dieser Dissertation leisten wir Beiträge zu verschiedenen Aspekten der Effizienz und Sicherheit von Implementierungen gitterbasierter Kryptographie. Zunächst entwerfen wir neue PQC-Verfahren mit verbesserten Eigenschaften in Verbindung mit zugehörigen Proof-of-Concept-Implementierungen, zum Beispiel das Signaturverfahren HAETAE, welches kleinere Größen bei Signaturen und Schlüsselmaterial erreicht. Darüber hinaus präsentieren wir die erste FPGA-Implementierung von Dilithium/ML-DSA, untersuchen mehrere PQC-Verfahren und deren Komponenten auf Implementierungssicherheit und schlagen effektive Gegenmaßnahmen vor. Abschließend präsentieren wir eine Methodik, welche eine effiziente und Implementierungssicherheit beachtende Entwurfsraumexploration für kryptographische Hardware-Module ermöglicht und nichtsdestotrotz kompetitive Ergebnisse erreicht.