特定素域上模运算的研究与硬件实现

基于素域上的椭圆曲线密码体制（ECC）被广泛应用,其中模运算是ECC中影响速度与资源的关键因素,本文对模运算进行了研究与硬件实现。采用提前模约减的方法,首先用二进制形式表示待求模的数并对其进行分组,其次分别提取每组的公因子并对公因子进行模约减,接着用约减后的数代换公因子并整理,最后进行模运算。该方法降低了模运算的复杂度,提高了运算效率。硬件仿真结果表明,本文研究的两种方法与Barrett约减算法相比,速度明显提高,资源大大减少。     

椭圆曲线密码基础算法及其实现

就椭圆曲线密码的基础算法从整体角度给出了新的模加、模减算法结构,并针对这种模加模减运算形成的模乘算法给出了一种精简的硬件实现结构。该结构具有占用资源少、运算速度快的特点。并且针对ECC点乘算法的实现问题进行了进一步研究,给出了一种改进的简洁高效的实现方法。     

改进的素数域椭圆曲线密码处理器

椭圆曲线密码算法的核心是点乘算法,由点加和点倍运算实现.通过采用仿射坐标,点加运算需要1次模除与4次Montgomery乘法,点倍运算需要1次模除与6次Montgomery乘法.通过采用一个统一的模除与Mont-gomery乘算法,使得硬件实现中仅需要1个算术运算器.素数域椭圆曲线密码处理器的核心是一个脉动算术运算阵列,其3级流水结构可以并行计算点运算中模除与Montgomery乘,以减少点运算的时间;通过改进核心的脉动算术运算单元,减少其关键路径延时以提高处理器的计算速度.仿真结果表明改进的处理器有效地提高了椭圆曲线密码处理器的计算速度.     

椭圆曲线密码的优化设计方法

椭圆曲线密码算法依赖于离散对数问题的困难性,具有安全强度高、计算复杂度小的特点.椭圆曲线密码系统的主要操作为点乘运算,是加解密过程中最为耗时的部分.文中对点乘运算进行优化,提出了椭圆曲线密码算法实现的硬件体系结构,设计了基于FPGA/ASIC的加解密系统.通过对有限二进制域的乘法优化、平方优化和除法优化,提高了加解密算法的实现效率.分析和测试表明,所设计的硬件体系结构具有硬件资源消耗小、模块接口复杂度低和可扩展性强的特点,且支持113、163、193等多种密钥长度,相对于椭圆曲线密码算法的软件实现,文中的椭圆曲线密码处理器加速比最高可达到上千倍.     

线性串行模乘器的设计

为了减少大数模幂乘的运算量采用了Montgomery算法。在分析算法的同时指出算法的不足之处，并对算法做出相应的改进。改进后的算法将模幂乘运算分解成普通乘法运算和模减运算，降低了算法的复杂性，使算法更加适合大数模幂乘运算。根据改进后的算法设计了线性串行模乘器的脉动阵列结构，并对其进行了优化。     

线性串行模乘器的设计

为了减少大数模幂乘的运算量采用了 Montgomery算法。在分析算法的同时指出算法的不足之处 ,并对算法做出相应的改进。改进后的算法将模幂乘运算分解成普通乘法运算和模减运算 ,降低了算法的复杂性 ,使算法更加适合大数模幂乘运算。根据改进后的算法设计了线性串行模乘器的脉动阵列结构 ,并对其进行了优化     

ECM 整数分解方法的流水线结构硬件实现

椭圆曲线方法（ECM）是实现一般数域筛法中剩余因子分解部分的有效方法。ECM的高效硬件实现对于提高筛法效率有着重要作用。通过深入研究ECM算法,改进Montgomery模乘算法,使用片内DSP内核实现快速乘法;改变Montgomery曲线上的点加和倍点运算适应流水线结构;实现了计算点加和倍点复用流水线乘法,提高了并行化程度。实验结果表明在使用流水线结构的情况下性能是文献[6]中的4．3倍。     

基于Ⅱ类最优正规基的快速模乘算法及其实现

为提高椭圆曲线密码应用系统中有限域上乘法计算速度,在Ⅱ类最优正规基上,提出了一种改进的基域乘法实现算法,完成一次基域乘法,只需要进行2m+1次循环移位和1.5m次的向量XOR和m次向量AND运算.软件仿真和FPGA工程实践表明,使用本算法能够显著提高模乘算法的效率.     

嵌入式椭圆曲线加密算法性能的研究与改进

为了解决应用于嵌入式系统的椭圆曲线加密算法存在的加密速度较慢、系统开销过大等问题,改善其算法性能,提高加密速度,减少系统开销,对实际研发的嵌入式密码器中应用的椭圆曲线加密算法做了深入分析,并在此基础上提出从大数模幂子算法和模乘子算法2级改善整体算法性能的方案.实验结果证明算法的改进效果明显.     

基于RSA函数的实用电子拍卖方案

给出了一个基于RSA函数的密封电子拍卖方案，任何投标者不能否认所投的标书，未中标价不会被泄露，可以实现投标者的身份匿名．该方案执行开标算法至多需要[log2 p]轮交互，至多[2log2 t log2 p]次模乘法运算，其中p是标价的范围，t是RSA公钥．计算量与投标者的数量无关，其典型实现在最坏的情况下只需119次模乘法运算，远高于现有拍卖方案的效率。     

椭圆曲线加密算法在身份认证及软件注册中的实现

在简要介绍了椭圆曲线及椭圆曲线密码体制的基础上,重点讨论了通过椭圆曲线数字签名来实现身份认证,分析了身份认证的关键算法,实现了利用Ep(a,b)椭圆曲线进行软件注册,同时给出了FPGA硬件实现的方案,提出了椭圆曲线加密算法将逐步取代RSA算法并成为未来密码技术发展的方向.     

图像安全的椭圆曲线加密实现

进一步讨论了图像数据处理的一般方法及其与加密的关系 ;给出了图像数据加密的椭圆曲线选定和图像数据明文嵌入E(Fq)的算法 ,并对算法进行了分析     

基于FPGA加密算法在发动机锁止系统中设计

介绍了加密模块在汽车发动机锁止系统中应用现状.根据芯片式数码防盗器的基本原理提出基于FPGA加密算法的硬件模块在汽车防盗系统中的设计方案,分析了防盗系统加密结构以及电子控制模块之间串行数据通信,验证加密硬件模块在汽车防盗器中的可行性,并利用硬件语言仿真实现加密算法.成本低,灵活性高,同时提高了系统性能.     

一种AES-CCM 128 bit硬件加密器的优化设计

介绍了一种基于FPGA的AES-CCM 128bit硬件加密器的优化设计方法。阐述了AES（高级加密标准）算法以及CCM工作模式,分析了AES算法的轮变换结构,并提出S-box查表结构和MixColumns（列混合运算）的VHDL语言程序设计思想。建立了ExpandedKey（密钥扩展运算）的数学模型,概括出AES算法的硬件实现方法,使得每一轮的轮变换与密钥扩展运算并行执行,以提高AES的加密速度。CCM工作模式结合了CTR与CBC-MAC工作模式,其加密明文或解密密文时都使用AES加密运算,这样解密过程就避免了繁杂的AES的直接解密运算。CCM模式下的简化加密协议,使用两个AES加密内核并行执行CTR与CBC-MAC工作模式以提高该模式下的加密解密速度。     

基于FPGA的改进DES加密算法的实现

本文针对基于FPGA硬件设计方法的特点,对DES(data encryption standard)加密算法进行了深入分析,提出了一种基于现场可编程阵列(FPGA)的DES改进算法.该算法采用3级流水线生成子密钥,提高了子密钥的生成速度;采用状态机方法控制子密钥的产生时间,避免出现时钟延时;而且S盒随时间的变化可动态刷新,从而实现牢不可破的"一次一密"的密码体制.最后给出了由VHDL描述语言实现的硬件算法,并在Xilinx Virtex-II Pro平台上进行了仿真实验,结果表明了硬件实现算法的正确性,而且系统硬件资源消耗有所降低,系统的处理速度得到较大提高.因此基于FPGA实现的DES加密算法适用于实时性较强的场合.     

适用于无线医疗传感网的身份认证协议

针对现有无线医疗传感器网络环境下身份认证协议在登录和密码更新阶段效率低下的问题,提出了一种基于椭圆曲线加密的身份认证协议.该协议可快速检测不正确的输入,将Hash函数与椭圆曲线加密算法相结合,使登录和密码更新阶段更有效.通过形式化分析工具BAN逻辑和仿真实验对该协议进行安全及性能分析,发现其可以抵御常见的攻击,如仿冒、重放、在线或离线密码猜测等,同时在性能上也符合无线医疗传感器网络的应用需求.     

一种基于FPGA的3DES加密算法实现

为了满足大量连续数据加解密的要求以及提高加密算法安全性的要求,采用有限状态机和流水线等关键技术,设计并实现了基于FPGA的3DES加密算法的加密电路.在Xilinx Virtex4系列的FPGA平台上采用ISE 10.1开发工具实现仿真验证和逻辑综合.结果表明,3DES加密系统的加解密速度可以达到860.660Mb/s,提高了加解密速度,并且有效减少了资源占用率.最终,系统可广泛应用于网络安全产品及其他安全设备中.     

一种数据加密标准算法的FPGA实现

该文介绍了数据加密标准算法,讨论了该算法的一种IP核设计及其FPGA实现。为了节省硬件的面积资源,重复操作一个轮函数,以时间换空间,从而得到硬件资源占用的最小化;采用ROM实现了数据加密标准算法中关键的S盒变换功能,减少了程序对编译器的依赖性。该设计代码效率高,占用系统资源少,已经在现场可编程门阵列器件上得到了实现。     

基于椭圆曲线密码体制的群体数字签名算法

椭圆曲线加密体制以其特有的优越性被广泛用于数据加密和数字签名.亦用于构造群体数字签名.本文提出了基于有限域GF(2n)上非超奇异椭圆曲线上的群体数字签名和群体肓数字签名,其安全性建立在有限域GF(2n)上非超奇异椭圆曲线的椭圆曲线离散对数问题之上的,且具有一定的实用价值.