Ⅱ类正规基快速模乘算法的设计与实现

为寻求椭圆曲线密码应用系统中有限域上快速模乘算法，在Ⅱ类最佳正规基及其变形的类标准基基础上，提出了一种新的Ⅱ类最佳正规基快速模乘算法，并给出该算法FPGA实现的硬件结构。新的乘法器采用比特串行方式，使得硬件结构更加规则，减少了原有乘法器关键路径的延迟。试验数据表明，使用新的乘法器可以使整个椭圆曲线密码系统芯片工作频率大幅度提高。     

基于高基阵列乘法器的高速模乘单元设计与实现

蒙哥马利模乘算法是最适合硬件实现的模乘算法,被应用在RSA密码和ECC密码的协处理器设计中.目前性能最高的是高基蒙哥马利模乘算法,分析了高基蒙哥马利算法的实现,提出了一种新的基于高基阵列乘法器的Montgomery模乘高速硬件实现结构,基于这种结构位长为n的比特模乘仅需要约n/w+6个时钟周期,该结构设计的电路只与最小单元有关,在硬件实现时可以大大提高频率,并提高设计的性能,可以设计高速的RSA和椭圆曲线密码大规模集成电路.     

有限域模乘专用指令设计

针对椭圆曲线密码算法中有限域模乘运算的需求,提出其专用模乘指令。利用指令域中的组参数实现算法多组模乘运算,通过对参数进行配置,使指令支持运算长度拓展,在模乘运算单元中实现Montgomery模乘算法,并设计素域和二进制域统一的硬件流水线,以及双域乘法器单元结构。实验结果表明,该有限域模乘指令和硬件运算单元具有较高的执行效率和较好的灵活性。     

基于FPGA椭圆曲线密码体制的研究

对基于FPGA椭圆曲线密码体制的实现进行全面研究,在Xilinx的FPGA上实现了二元有限域和椭圆曲线点运算的所有算法。将模乘算法、模逆算法、曲线点加算法、曲线点减算法、点乘算法、ECElgamal加密/解密方案、总线命令控制等在FPGA上完成仿真、综合和板级验证,并设计出具有PCI局部总线传输功能的加密/解密适配卡。研究中提出了新的基于正规基和正则基的比特串行模乘算法实现方案。     

基于FPGA椭圆曲线密码体制的研究

对基于FPGA椭圆曲线密码体制的实现进行全面研究,在Xilinx的FPGA上实现了二元有限域和椭圆曲线点运算的所有算法。将模乘算法、模逆算法、曲线点加算法、曲线点减算法、点乘算法、EC-Elgamal加密／解密方案、总线命令控制等在FPGA上完成仿真、综合和板级验证,并设计出具有PCI局部总线传输功能的加密／解密适配卡。研究中提出了新的基于正规基和正则基的比特串行模乘算法实现方案。     

正规基中模乘算法的FPGA实现方法研究

给出了GF(2m)上椭圆曲线密码系统中最佳正规基表示的模乘运算优化算法,提出了该算法的FPGA实现方案,并详细分析了实现该算法的有限状态机模型。结合Xilinx的FPGA器件,用VerilogHDL编写了实现该有限状态机的代码,在ISE和ModelSim开发工具中通过仿真、综合。试验表明,该文实现的模乘方案较其他实现方案具有较高的速度,并在EC-Elgamal密码体系中得到较好的应用。     

基于Ⅱ型ONB并行乘法器的设计与实现

在椭圆曲线密码体制中,有限域的乘法运算是最关键的运算。基于Ⅱ型正规基域的加法运算速度快、乘方运算简单,但乘法运算比较复杂,成为该域上运算的瓶颈。为了解决这个问题,该文在分析串行乘法算法的基础上对算法进行改进,该算法与串行乘法算法相比,减少了运算周期,有效地提高了运行速度,根据改进算法设计并行乘法器结构,并在FPGA上进行实现,为进一步提高椭圆曲线加密速度提供硬件基础。     

基于GF(2n)上椭圆曲线标量乘的快速实现

椭圆曲线密码体制是一种基于代数曲线的公开密码体制，其曲线的标量乘速度决定了该密码体制的速度。正规基表示基域元素虽然利于硬件实现，但当n较大时会消耗大量的硬件资源。该文通过对椭圆曲线密码体制不同层次的算法进行分析，给出了具体的快速实现方案，并完成了与8位CPU的接口设计。FPGA实现结果表明，硬件消耗为14 544个逻辑单元，在频率为53.70 MHz时钟驱动下，运算速度为每秒40.71次。     

基于余数系统蒙哥马利模乘器的RSA密码算法

当前RSA密码算法无法实现RSA加解密阶段大数模乘运算,因此提出基于余数系统蒙哥马利模乘器的RSA密码算法。依据余数系统模计算性能优势,构建二进制数值表示形式与运算法则表达式。采用Xilinx Virtex-Ⅱ平台与双模式乘法器,创建余数系统蒙哥马利模乘器硬件部分,通过四状态调度控制器控制模乘器。基于模乘器算术逻辑单元,完成算法中的乘法与乘累加运算。根据蒙哥马利模乘去除取模阶段的除法运算形式,运用模乘因子界定基转换算法,并采取一种近似方法将除法运算替换为移位操作,依据数据依赖关系对算法性能与芯片面进行折中处理,通过改变特殊基完成RSA密码算法构建。仿真结果表明,研究算法素数采集速率与加密速率高,算法执行时间短,加密效果更好。     

GF(2m)上椭圆曲线密码协处理器的硬件实现

给出了一款GF(2m)上椭圆曲线密码协处理器的描述。对于椭圆曲线密码学中最关键的模乘运算采用蒙格玛利模乘算法，并且对这种算法进行改进，得到一种通用性较强的算法。对于硬件实现中遇到的判断寄存器是否为零，给出了一种快速方法。该协处理器共分为6部分，分别为：主控制单元，椭圆曲线点乘单元，椭圆曲线点加单元，椭圆曲线点倍单元，有限域加法单元，蒙格玛利模乘算法单元。     

GF(2~m)上椭圆曲线密码体制的硬件实现

特征为2的有限域GF(2m)较适合椭圆曲线密码算法的硬件实现。该文通过对GF(2m)上模运算的分析,将所有的模运算转化成模乘和模加,并对LSD乘法器的进行了改进,所设计的运算单元能进行GF(2m)上所有的模运算,利用该运算单元所实现的椭圆曲线密码算法具有面积小,速度快的优点,适合用于处理能力和存储空间受限的设备中。     

GF(2~m)域上通用可配置乘法器的设计与实现

提出了一种应用于椭圆曲线密码体制中的有限域乘法器结构,基于已有的digit-serial结构乘法器,利用局部并行的bit-parallel结构,有效地省去了模约简电路,使得乘法器适用于任意不可约多项式;通过使用数据接口控制输入数据的格式并内嵌大尺寸乘法器,可以配置有限域乘法器的结构,用以实现基于多项式基的有限域乘法运算。该结构可以有效满足椭圆曲线密码体制的不同安全需求。     

GF(2~m)域椭圆曲线点乘算法安全FPGA设计与实现

点乘算法是椭圆曲线密码体制中决定速度和硬件资源的关键部分。在深入分析混合结构乘法器并在FPGA上实现经典椭圆曲线点乘算法基础上,设计与实现了一种基于NAF编码混合结构乘法器思想的椭圆曲线点乘算法。对实现的点乘算法进行仿真测试和性能评估表明,新设计实现的基于混合结构乘法器的点乘算法在计算速度和资源使用上具有明显优势。     

基于FPGA的高速椭圆曲线标量乘法结构

椭圆曲线密码系统是最近十几年来获得迅速发展的一类密码系统.为了提高椭圆曲线密码系统的处理速度,针对其中最关键的运算--椭圆曲线标量乘法设计并实现了一种基于FPGA的硬件结构,完成GF(2m)上的椭圆曲线标量乘法计算.该结构最大程度地对标量乘算法的内部模块进行了并行处理,缩短最大延迟路径,从而达到提高运算速度的目的.这一结构在FPGA上实现后,计算一次GF(2 163)上的椭圆曲线标量乘法只需要36μs,这一性能是目前国际上已知的基于FPGA的标量乘法器中最好的.     

大整数模幂的固定基窗口组合算法

模幂乘运算是实现公钥密码体制的一个很重要的运算,其运算速度从整体上决定了公钥密码体制的实现效率。通过采用预处理技术,将椭圆曲线的定点标量乘的固定基窗口方法应用在模幂运算中,与SMM算法进行组合得到一种新的求模幂乘算法——固定基窗口方法。对算法的原理与效率进行了分析,实验结果表明,算法的运算速度得到了有效提高。     

基于分治算法的ECC乘法器结构及实现

针对椭圆曲线密码体制中的有限域乘法运算,讨论基本的串行结构、并行结构以及串并混合结构乘法器的硬件实现及存在的缺陷,提出一种改进的乘法器结构。该结构利用分治算法,通过低位宽乘法运算级联,降低运算复杂度,减少所需的时钟数。FPGA实验结果证明新结构在相同频率下有更小的面积和时间乘积。GF（2^233）域上椭圆曲线点乘采用此结构一次计算仅需0．811ms,满足椭圆曲线密码体制的应用要求。     

基于多基表示的滑动窗口椭圆曲线多标量乘算法

标量乘运算从整体上决定了椭圆曲线密码体制的快速实现效率，在一些椭圆曲线公钥密码体制中需要计算多标量乘。多基数链的标量表示长度更短、非零比特数目更少，较好地适用于椭圆曲线标量乘的快速计算。为了提高椭圆曲线密码的效率，在已有的二进制域和素域的标量乘算法的基础上，结合滑动窗口技术、多基算法，提出新的更高效的多标量乘算法。实验结果表明，新算法与传统Shamir算法和交错NAF算法相比，其所需的运算量更少，能有效地提高椭圆曲线多标量乘算法的效率，使多标量乘的运算更高效。相比于其他算法，新算法的计算效率比已有的多标量乘算法提高了约7.9%~20.6%。     

GF(2m)上椭圆曲线标量乘的硬件结构实现

基于Reyhani Masoleh提出的GF(2m)高斯正规基乘法实现了三拍非流水的正规基乘法器,并基于该乘法器实现了一种高性能López-Dahab标量乘硬件结构.Reyhani-Masoleh算法利用乘法矩阵的对称性降低了乘法的复杂度;而López-Dahab标量乘算法由于采用投影坐标,计算速度快且可以有效降低存储需求.基于Reyhani-Masoleh乘法器的López-Dahab标量乘结构可以有效利用两种算法的优势,可以达到目前最好的标量乘硬件结构的性能.     

基于FPGA的有限域乘法算法的分析和比较

介绍椭圆曲线密码系统和超椭圆曲线密码系统中的乘法模块,在现有的3种乘法算法基础上,设计乘法的硬件框图,并用VHDL语言加以实现,同时对其实现速度和芯片面积进行比较。实验结果表明,在4个不同乘法器的实现方案中,8 bit串并混合乘法器的整体性能较优。     

GF(2m)域上可配置ECC算术模块的设计与实现

提出一种应用于可配置椭圆曲线密码体制的有限域多项式算术模块结构,乘法器基于已有的digit-serial结构乘法器,利用局部并行的bit-parallel结构,省去了模约简电路,使乘法器可适用于任意不可约多项式。平方器结构利用LSB或LSD乘法器以及加法器来计算模平方,通过数据接口控制输入数据的格式,可以满足不同域值有限域点乘运算的需求。