公鑰密碼系統(tǒng)中有限域算術單元的設計與實現(xiàn).pdf

1、本文討論了硬件平臺上公鑰密碼系統(tǒng)的核心運算單元的設計與實現(xiàn)。公鑰密碼系統(tǒng)(Pairing,ECC,RSA等)的最基本操作就是模乘(域的乘法)和模逆(乘法逆)。密碼協(xié)處理器的效率在很大程度上取決于這些基本的有限域算術的性能,本文挖掘了硬件在執(zhí)行公鑰密碼算法的特點,并結合算法本身,設計了相應的密碼協(xié)處理器運算單元并在FPGA平臺上得到實現(xiàn),實驗結果可以充分證明所提出的方法的效率。希望本文的工作可以成為對面向硬件實現(xiàn)的算法設計的一種思考,為今

2、后新型加密協(xié)處理器的探索與設計提供借鑒。本文的主要成果如下:
　　1.提出了二元擴域下的高度并行且可擴展的RNS蒙哥馬利模乘器。通過推廣素域下的RNS蒙哥馬利乘法(RNS MM)和偽像梅森素數(shù),可以在滿足‘與可接受的電路面積’和‘適度的關鍵路徑延遲’條件之上,使得所設計的模法器具有相當高的運算速度。此外,FPGA平臺上的實驗還表明這種設計具有很好的可擴展性,可以滿足不同的域大小以及不可約多項式的計算要求。
　　2.設計了一個

3、二元擴域下的新型乘法求逆器,該模逆器具有更好的時間-面積比。首先,本文挖掘了二元擴域的高斯正規(guī)基乘法來降低硬件開銷。隨后推廣Ito-Tsujii算法(ITA)為完全并行化的Parallel-ITA,使得算法復雜度得到有效的降低。具體的硬件實驗也表明,與其他文獻中的求逆器相比,本文的模擬器具有明顯的速度優(yōu)勢。
　　3.提出一種新的RSA密鑰生成器的架構,在處理能力非常有限的嵌入式平臺上,為客戶高速生產RSA密鑰對。余數(shù)系統(tǒng)(RNS)