基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機(jī)制研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的嵌入式設(shè)備開始帶有上網(wǎng)功能，因此互聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題可能會(huì)在嵌入式設(shè)備中出現(xiàn)。橢圓曲線密碼機(jī)制是一種高安全性的公鑰密碼機(jī)制，尤其是基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機(jī)制，在有限域上有高效的運(yùn)算法則。所以對(duì)基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機(jī)制的研究和實(shí)現(xiàn)就具有重大的意義。 本文在深入分析基于正規(guī)基的有限域運(yùn)算和橢圓曲線域運(yùn)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合橢圓曲線數(shù)字簽名算法，提出了一種應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的橢圓曲線數(shù)字簽名方案。該方案中的點(diǎn)乘

2、運(yùn)算(PM模塊)選擇改進(jìn)的Montgoment算法，將不關(guān)聯(lián)的模乘運(yùn)算并行化、相同的運(yùn)算復(fù)用同一模塊，一方面減少運(yùn)算時(shí)間，另一面減少資源占用。偽隨機(jī)數(shù)生成器(RAND_N模塊)采用線性反饋移位寄存器，輸出數(shù)據(jù)的周期為263-1；為了減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)間，將輸出數(shù)據(jù)判斷功能集成到該模塊內(nèi)，并將串行輸出組成191位的并行輸出。橢圓曲線域的點(diǎn)加采用仿射坐標(biāo)下的點(diǎn)加算法，通過(guò)復(fù)用有限域的模乘和模逆模塊，將點(diǎn)加，模乘，模逆運(yùn)算集成到一個(gè)模塊(PA_M

3、UL_INV模塊)，有效地減少了資源的消耗。求模模塊(MOD_N模塊)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)循環(huán)相減得到結(jié)果；該模塊的區(qū)間判斷功能利用比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。安全散列函數(shù)選用安全性較高的SHA-256算法，完成基本的hash運(yùn)算功能(SHA模塊)。 在50Mhz時(shí)鐘頻率下仿真表明：點(diǎn)乘模塊占用三萬(wàn)個(gè)邏輯資源，運(yùn)算速度達(dá)到462.234Kbit/s；偽隨機(jī)數(shù)生成器生成有效數(shù)據(jù)的最小速度是4.38 Mbit/s；點(diǎn)加，模乘，模逆運(yùn)算速度分別是24.23