橢圓曲線加密IP核的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、ECC(Elliptic Curve Cryptography)加密體制,即基于橢圓曲線群上離散對數(shù)問題的公鑰密碼體制,是由N.Koblitz和V.Miller在1985年首先提出。ECC優(yōu)勢在于抗攻擊能力強(qiáng)、運(yùn)算量小、執(zhí)行速度快、需要少量存儲空間。從而掀起了ECC密碼的研究熱潮。本課題來自于“智能電網(wǎng)安全芯片的研制”項(xiàng)目。為了有效保護(hù)智能電網(wǎng)中的個人信息及其他重要數(shù)據(jù),需要針對智能電網(wǎng)安全性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一款抗攻擊能力強(qiáng)的加密芯片。本論文

2、在對ECC進(jìn)行深刻的研究和分析后,設(shè)計(jì)出一種基于二進(jìn)制有限域ECC-163模式、兼容Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)的ECC IP核。
　　本文首先把ECC的相關(guān)原理做了詳細(xì)介紹和分析。之后,對算法的各個層次進(jìn)行并行處理,以及其他算法調(diào)整等處理。接著,分析了ECC IP核4個層次。它們從上層到下層分別為協(xié)議層、點(diǎn)乘層、點(diǎn)加倍點(diǎn)層、有限域?qū)?。研究并?yōu)化了有限域?qū)?、點(diǎn)加倍點(diǎn)層、點(diǎn)乘層的算法和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證各個層次的模塊。在保證底

3、層模塊正確后,再對頂層模塊進(jìn)行總體仿真。然后,用ISE做了FPGA邏輯綜合,根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中,主要采用子模塊的多次復(fù)用,以及算法并行執(zhí)行的方法。最后,設(shè)計(jì)了wishbone總線與IP核接口,并掛在SOC系統(tǒng)上。SOC系統(tǒng)中的OR1200 CPU執(zhí)行指令控制IP核進(jìn)行加密解密工作。并在Xilinx Virtex-2 XC2VP30開發(fā)板上做FPGA驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明ECC IP核功能正確。
　　本文提出的方

4、案有如下特點(diǎn)：⑴非對稱加密算法 ECC加密端和解密端工作模式不同的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)出了一個包含雙環(huán)控制加密系統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)。這樣,ECC IP核的加密解密能夠共用硬件,大大的減小的面積,并把加密端和解密端集成在一起。⑵對有限域求逆模塊中,改進(jìn)費(fèi)爾馬定理的有限域求逆算法減少了耗時的乘法模塊調(diào)用次數(shù),提高了運(yùn)算速度。本文所提出的設(shè)計(jì)與其他的點(diǎn)乘 FPGA上實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)在面積上具有非常大的優(yōu)勢,而速度有一定的提高。在用 Virte