統(tǒng)一架構(gòu)的ECC與RSA密碼處理器的設(shè)計.pdf

1、近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,信息安全已成為亟待解決的問題。使用公鑰密碼體制是提高信息安全性的重要方法。硬件實(shí)現(xiàn)的密碼系統(tǒng)由于其諸多優(yōu)勢成為新的研究熱點(diǎn)。本文在對多種公鑰密碼硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了研究的基礎(chǔ)上,提出了一種針對素域及二元域ECC和RSA公鑰密碼系統(tǒng)所設(shè)計的硬件密碼協(xié)處理器架構(gòu),從硬件上實(shí)現(xiàn)了對高性能密碼算法的支持。
　　首先,本文通過對RSA算法及ECC算法具體運(yùn)算流程的分析,總結(jié)出了模乘運(yùn)算是制約它們計算速度的共同

2、計算瓶頸,解決模乘的速度問題是提高RSA和ECC計算速度的最根本方法。然后,為了消除一般模操作中影響速度的除法,引入了蒙哥馬利算法作為模乘的基本算法,并介紹和分析了多種改進(jìn)的蒙哥馬利模乘算法,針對硬件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),確定了基于CIOS算法進(jìn)行硬件設(shè)計的思路。另外,為了能夠同時支持一般素域和二元域兩種ECC常用的有限域,對CIOS算法做出了調(diào)整和改進(jìn)。最后,提出了密碼協(xié)處理器的總體硬件架構(gòu),設(shè)計了系統(tǒng)的運(yùn)算、存儲和控制三大模塊以及三個模塊間的

3、互聯(lián)方式,運(yùn)算部分中設(shè)計了支持雙域的乘法器,因此可以實(shí)現(xiàn)同時支持素域和二元域下的模乘計算。
　　最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所優(yōu)化的雙域CIOS算法能夠正確的完成所要求的運(yùn)算,設(shè)計出的硬件能夠完成模冪及模乘功能,因此,本文提出的算法改進(jìn)和硬件架構(gòu)設(shè)計方案是可行的。本文設(shè)計的密碼協(xié)處理器,能夠完成192bit、256bit、512bit、1024bit四種數(shù)據(jù)位寬的模乘和模冪的計算,在100MHz的主頻下,完成256bit素域模乘、25