一种新型的基于Montgomery的模幂器结构

大数模乘是许多公钥密码体制的核心运算，也是运算效率提高的瓶颈。基于Montgomery模乘算法，该文提出了一种改进的快速模乘及其模幂算法，由于采用了新的booth编码，算法的循环次数减少近一半，因此性能提高近一倍。模幂器采用新型的保留进位加法器(CSA)树，此结构无须对每次模乘的结果求和。实验表明，在97MHz时钟频率下，1 024-bit模幂器的波特率为184Kb/s，适合于设计高速的公钥密码协处理器。     

GF(2m)域Montgomery模乘器的高效设计及FPGA实现

为了进一步提高Montgomery模乘的效率,对通用Montgomery模乘算法进行改进,提出一种在单位时钟内能可变步长迭代计算模乘的方案。并结合硬件结构特点设计串并混合结构的模乘运算电路,通过modelsime 10.2a及Synplify Pro工具分别进行仿真验证和综合测试。在Xilinx Virtex2系列的xc2v3000 FPGA芯片中综合结果表明,当选取步长为13时,执行一次163位的模乘运算仅需43 ns,此时最高频率可达304 MHz;当选取步长为14时,完成一次233位模乘仅需要17个时钟周期,且取得速度与资源取的最佳折衷。     

一种Montgomery模乘算法的改进方案及实现

在RSA密码体系中,常用Montgomery算法进行快速模乘运算,该文提出了一种Montgomery模乘算法的硬件改进方案,该方案通过减少一个加法器和一个移位寄存器并预先计算两个值,从而大大减少了硬件电路的复杂性,并加快了硬件的加、解密速度。     

运算精简的蒙哥马利算法模乘器设计

针对Montgomery算法的可伸缩脉动阵列模乘协处理器的硬件实现中,速度和面积没有取得很好平衡的问题,结合Walter等学者对Montgomery算法的分析,利用EDA仿真分析工具,提出一种运算精简的蒙哥马利算法模乘器设计方法.该方法通过先分析已有Montgomery算法,得到运算精简蒙哥马利算法,然后将该算法映射到可伸缩脉动阵列结构,使模乘器在速度和面积上能够取得很好的平衡.最后进行仿真实验验证,结果证明该方法解决了模乘器速度和面积平衡的问题.通过该方法设计的模乘器,用TSMC 0.18μm标准单元库综合,核心运算单元最高时钟频率可达385MHz,等效单元1.2k等效门.与现有其他方法相比,该模乘器在平衡方面取得较好性能,可以拓展其在移动通信领域的应用.     

一种改进的Montgomery大数模乘器

文中针对Montgomery模乘算法进行了分析和改进,采用了一种理想的适合于硬件实现的Montgomery算法。根据此算法提出了一种新的脉动阵列结构,有效降低了芯片的面积,提高了模乘的运算速度。基于CMOS的0.6um工艺下,模乘器VLSI实现共用9k个等效门,最高工作时钟频率可达100MHz,完成1024位Montgomery模乘约需4295个时钟周期。     

基于CRT的低成本RSA芯片设计

提出了一种基于改进的Montgomery算法和中国剩余定理(CRT)的RSA签名芯片的VLSI实现.由于采用了新颖的调度算法,实现了用576b的模乘单元来完成1152b的RSA模幂运算,从而大大降低了芯片面积;此外,CRT的引入使得整个系统的数据吞吐率与传统的1024bRSA系统相当.实验结果显示:芯片完成一次1024b的模幂运算需要约1.2M个时钟周期,而芯片规模在54K个等效门以下;如果系统时钟频率选取40MHz,系统签名速率可以达到30Kbps.     

RSA高速模乘单元的设计

论文分析了Montgomery算法,利用迭代加法之间的并行性提出了一种流水并行工作的硬件模乘结构。该结构具有时钟频率高,模幂运算时间短的优点,适合于RSA的模幂运算,可以极大提高RSA加密运算的效率,同时其体系结构适合于高阶Montgomery算法的实现。FPGA实现的结果表明,512位的高速模乘单元工作频率74.27MHZ;1024位的高速模乘单元工作频率73.94MHZ。模乘单元的面积与位宽成正比,而工作频率基本不变。基于此结构,512位的RSA运算时间为1.78ms,1024位的RSA运算时间为7.08ms。     

一种新型操作数长度可伸缩的模乘器VLSI设计

在改进基于字的Montgomery模乘算法的基础上，通过优化流水线结构缩短关键路径，实现了一种结构优化的模乘器。设计中采用了按字运算的高基Montgomery模乘算法，使该设计具有良好的可扩展性，可以完成任意位数的模乘运算。改进了模乘器的流水线结构，提高了模乘器的工作效率。该设计可以应用于各种高性能且低成本的RSA密码协处理器设计。     

高效椭圆曲线密码芯片的VLSI设计

根据素数域上椭圆曲线的点乘，提出了一种椭圆曲线密码芯片VLSI新结构和控制算法。针对其中的核心运算模乘，结合Montgomery算法，提出了一种改进的模乘器结构，有效降低了芯片的面积，提高了模乘的运算速度。该芯片具有面积小、速度快的优点，适合用于时钟频率低和存储空间受限的智能卡中。     

基于FPGA的Fm2域椭圆曲线点乘的快速实现

椭圆曲线点乘的实现速度决定了椭圆曲线密码算法（ECC）的实现速度。采用蒙哥马利点乘算法,其中模乘运算、模平方运算采用全并行算法,模逆运算采用费马·小定理并在实现中进行了优化,完成了椭圆曲线点乘的快速运算。采用Xilinx公司的Virtex-5器件族的XCV220T作为目标器件,完成了综合与实现。通过时序后仿真,其时钟频率可以达到40MHz,实现一次点乘运算仅需要14.9μs。     

基于Montgomery模乘的RSA加密处理器

提出一种基4的Montgomery模乘算法及优化的硬件结构,将传统基2模乘运算迭代次数减少近一半。在该模乘模块基础上设计高速RSA加密处理器,采用进位保留形式的全并行模幂运算流程,避免长进位链和中间结果转换的问题。结果表明,该设计同时适应FPGA和ASIC实现,完成一次标准1 024位RSA加密运算仅需9 836个周期,加密速率提高50%以上。     

面向RSA运算的高速模乘器

根据两位的Booth编码技术和符号预测技术,针对Blakley模乘算法进行了分析和改进,采用了一种理想的适合于硬件实现的算法。根据此算法,并结合CRT算法,实现了一种新的脉动阵列结构,使算法迭代次数减为原来的一半,同时采用高速的大数全加器,大大提高了模乘的运算速度。基于CMOS的0．35m工艺,对于1024位的操作数,可在100Hz时钟频率下工作,完成一次1024位数字签名时间是4．0ms。     

蒙哥马利算法到脉动阵列的规范映射方法

蒙哥马利算法是在RSA密码系统中广泛应用的模乘法算法。该文介绍蒙哥马利算法到脉动阵列的映射过程,阐述了从算法到脉动阵列的规范映射方法。阵列的时钟周期长度大致是两个单位全加器延迟,n位模乘法的计算延迟是2n+2个时钟周期。模块化、规则化、通信局部化等特征,使得脉动阵列特别适合采用深亚微米VLSI技术实现,并获得很高的工作频率,从而提高处理速度。     

基为4的可扩展模乘运算器设计

基于基为4的Montgomery模乘算法和改进的流水线组织结构,文章提出了一种结构优化的可扩展模乘运算器结构。设计中采用了按字运算的模乘算法,使本设计具有很好的可扩展性,它可以完成任意位数的模乘运算。同时,因为模乘运算器的运算数据通路采用多级处理单元的流水线结构,所以设计时可以很方便进行配置,以达到模乘运算器硬件成本和运算性能的折衷。分析结果显示,文章提出的模乘运算器结构具有很高的效率和很好的可扩展性。     

Montgomery算法在ARM上的快速实现

Montgomery算法作为一种快速大数模乘算法,常被应用于RSA、ElGamal等公钥密码算法的基本运算。但是很少有文章对其进行具体理论分析。本文对Montgomery算法进行了深入的剖析,系统地进行了理论推导,并提出了针对ARM7芯片的优化实现方案。采用该方案可以使RSA算法的运行速度有很大提升。     

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.