GF（3^m）-ECC算法及其软件实现

研究GF（3^m）有限域算术、GF（3^m）上的椭圆曲线群算术和椭圆曲线密码协议。设计并实现椭圆曲线密码算法库,对各种GF（3^m）-ECC密码算法进行仿真和性能分析,结果表明GF（3^m）-ECC算法与GF（2^m）和GF（p）上的ECC算法效率相当,可以应用到基于ECC的各种安全协议设计中。     

GF（2~m）域SM2算法的实现与优化

文章从有限域的基本运算和有限域上多倍点运算两个方面讨论分析了GF（2m）域SM2多倍点运算的实现算法和优化技巧,并给出了一个模一般三项式求余式的算法。实践表明运用这些算法和技巧,可以有效地提高多倍点运算的运行速度。     

有限域GF(2m)上基于基转换的正规基快速求逆方案

有限域GF(2m)在椭圆曲线密码体制中有着非常重要的应用,密码体制的整体效率大部分取决于GF(2m)上的运算效率。该文给出了有限域GF(2m)上使用正规基表示时的一种快速求逆方案,该方案基于基转换技术,更改运算元素的表示基,采用多项式基的AI求逆算法进行运算。实验表明,此方案比普通的正规基求逆算法更加快速。     

有限域上乘法运算快速实现的设计

提出了一种基于对数移位结构实现GF(2^m)上乘法运算的设计方法。在对有限域乘法进行分析及对对数移位结构进行介绍的基础上，对乘法实现进行了详细阐述。该设计方法可以在一个时钟内完成有限域乘法，其运算速度优势非常明显。     

基于域GF（2^m）上的椭圆曲线中标量乘的快速算法

标量乘法的快速运算是椭圆曲线密码学中研究的一个焦点。本文讨论基于域GF（2^m）的非超奇异椭圆曲线上2P＋Q运算，给出了在域GF（2^m）中的椭圆曲线点此类运算的一个完整的改进算法，并对算法做了简单的分析。得出结论：我们所给出的算法比IEEE给出的标准算法效率提高10％以上。     

两种智能卡芯片的ECDSA实现

探讨了有限域GF（2^n）上椭圆曲线密码算法基本理论、快速实现和ECDSA算法（椭圆曲线数字签名算法）实现的相关理论；然后采用INFINEON公司的携带域上求模运算的加速协处理模块（DDES-EC2）的智能卡芯片SLE66CL160S和SLE66CX320P，实现了基于有限域GF（2^n）上密钥长度为163bits的椭圆曲线数字签名算法，并对这两种实现进行了对比分析；最后对实现进行测试，证明是成功高效的。     

一种双域Montgomery求逆算法与硬件实现

有限域上的求逆运算是椭圆曲线密码算法的关键运算之一。分别对GF（p）和GF（2ⁿ）域上的Montgomery模逆算法进行分析,并将GF（2ⁿ）域上的Montgomery模逆算法中对变量阶数的比较进行了改进,这样不仅利于GF（p）和GF（2ⁿ）域上的模逆运算在统一的硬件结构上实现,也解决了数据位数较大时进行阶数比较延迟较大的问题,在此基础上提出一种基于GF（p）和GF（2ⁿ）双域上统一的模逆算法,并根据算法,采用双域可伸缩运算单元,实现了一种可扩展的统一Montgomery模逆硬件结构。设计采用Verilog-HDL语言进行硬件描述,并基于0.18 μm工艺标准单元库进行了综合,结果表明该设计与其他设计相比具有灵活性好、性能高的特点。     

基于FPGA的GF(2m)域求逆算法的设计研究

有限域GF(2m)上的椭圆曲线密码体制以其密钥短、安全强度高的优点获得了广泛的重视和应用,该密码体制域运算中最费时的运算是有限域上的求逆运算。论文提出一种基于多项式基乘法和平方的FPGA快速求逆设计方法,并给出了面积与速度的比较分析。     

具有防御功耗攻击性能的双域椭圆曲线密码处理器设计

提出了一种新型椭圆曲线密码处理器设计方案．采用OJW（最优联合权重）点乘调度算法加速点乘运算，该方法对椭圆曲线数字签名算法的验证运算尤为有效．通过引入双域求逆与Montgomery模乘相统一的算法和数据通路，处理器能进行任意GF（p）和GF（2^n）域上的有限域运算．同时针对简单功耗攻击和差分功耗攻击，本文提出了有效的抗攻击措施．基于SMIC 0．18CMOS工艺的实现结果表明，该设计在面积、速度、芯片抗攻击性能方面较同类设计有明显优势．     

无移位操作的快速comb乘法算法

有限域GF(2n)上乘法运算是影响GF(2n)上椭圆曲线密码实现效率的关键运算之一.基于窗口技术的comb乘法算法,被认为是目前有限域GF(2n)上乘法运算最快的算法之一.但是,它仍然使用了移位操作,而移位操作恰好又是域GF(2n)乘法运算中很耗时的操作.提出并实现了一种新的基于窗口技术的快速comb乘法算法,该算法避免了移位操作,且不增加异或运算次数.理论分析和实验结果表明,新算法有很好的实现效率,适合于有限域GF(2n)上椭圆曲线密码算法的软件实现.     

Low-Complexity Bit-Parallel Multiplier over GF(2$^m$) Using Dual Basis Representation

Recently, cryptographic applications based on finite fields have attracted much attention. The most demanding finite field arithmetic operation is multiplication. This investigation proposes a new multiplication algorithm over GF（2^m） using the dual basis representation. Based on the proposed algorithm, a parallel-in parallel-out systolic multiplier is presented, The architecture is optimized in order to minimize the silicon covered area （transistor count）. The experimental results reveal that the proposed bit-parallel multiplier saves about 65% space complexity and 33% time complexity as compared to the traditional multipliers for a general polynomial and dual basis of GF（2^m）.     

GF(2m)上的快速模约减算法

针对GF(2m)上的模约减运算问题,在基于固定三(或五)项式(FTOP)算法的基础上提出一种改进的快速算法。该算法采用动态计算分组字序号和偏移量的方法,克服FTOP只适用于特定约减多项式的不足。实验结果表明,当约减多项式项数小于123(m<719)时,该算法速度比一次一位的算法有较大提高,最大为89%,平均为30%左右,当约减多项式为任意三(或五)项式时,能达到与FTOP相同的速度。     

SPN分组密码中最优扩散层的构造与验证

SPN结构中的扩散层往往是矢量空间GF(2m)n上的线性变换,它与n阶矩阵在确定基 下一一对应。分支数B=n+1的扩散层是最优的,其充分必要条件是:对应矩阵的任意k阶子阵均 为非奇异。设计了构造最优SPN线性层的算法,并给出了线性变换最优扩散特性的验证算法。最 后,给出GF(28)8上一个最优线性变换及其验证结果的示例。     

基于Karatsuba算法低复杂度伽罗华域乘法器设计

提出了一种基于Karatsuba-extended算法的乘法器设计方案,能够更有效地降低[GF(2m)]乘法器的设计复杂度。根据提出的性能参数P,该方案可以设计出最高效的[GF(2m)]乘法器。在m等于2 048的情况下,用该方案设计的乘法器的P约是普通乘法器的3倍。因此,根据实际的不同情况,对于特定m值,该方案通过选择合适的参数r和i,能够设计出最高效的[GF(2m)]乘法器。     

基于随机掩码的AES算法抗DPA攻击硬件实现

该文提出了一种基于随机掩码的抗DPA（Differential Power Analysis）攻击的AES算法硬件实现方案。基于随机掩码的AES算法实现中最为关键之处就是唯一的非线性变换即S盒（SubBytes）的实现,该文将S盒中有限域GF（28）上的求逆转换到GF（24）和GF（22）上进行,有效实现了掩码防护。在该文的实现中,所有的中间结果均被随机掩码,证明了该文中AES算法实现能够抗DPA攻击,基于此掩码方案,给出了AES协处理器体系结构,设计实现128密钥的AES协处理器。在0.18μm工艺下,协处理器面积为0.298mm2 在100MHz频率下,加解密吞吐率达到了1.16Gbps。     

可重构双基双域模乘器设计与实现

选择素数域和二进制域上基于字的Montgomery模乘算法,分析传统双域模乘器在二进制域上运算效率不高的问题,首先选择能够使两个域上模乘器延迟时间相当的字长,并对模乘器进行双域的可重构设计,使之能够同时支持素数域和二进制域上的运算。相较以往设计,采用双域双基设计的模乘器使时钟周期数平均缩短了48%。     

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（2/+m）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.     

GF（3^m）椭圆曲线群快速算术运算研究

详细研究了GF(3m)上椭圆曲线基本算术运算,给出并证明GF(3m)上超奇异和非超奇异椭圆曲线仿射坐标系下点加、倍点、3倍点和3k倍点计算公式.提出高效3k倍点递归算法,在逆乘率较高时,其效率要优于逐次3倍点算法.在此基础上,提出一种新的变长滑动窗口wrNAF标量乘算法,其在保证较少点加法运算优点的同时可有效降低3倍点的计算量.