椭圆曲线密码体制中的快速点乘算法

点乘运算是实现椭圆曲线密码体制的基本运算,同时也是最耗时的运算,它的运算效率直接决定着ECC的性能。本文从三方面分析了椭圆曲线密码体制中快速点乘的实现,并将Marc Joye和Sung-Ming Yen提出的具有最小汉明重的从左到右带符号二进制编码应用于椭圆曲线密码体制的点乘算法中,生成了一个能快速实现的二进制编码新点乘算法,适用于计算能力和集成电路空间受限,要求高速实现的情况。     

有限域GF(2m)上椭圆曲线密码体制的快速实现

椭圆曲线密码体制的快速实现是当前公钥密码体制研究的热点之一。椭圆曲线上点的标量乘和加法运算是椭圆曲线密码算法的核心运算。为了提高运算速度,利用射影坐标思想,改进椭圆曲线上求两点和运算公式,对标量乘算法进行优化。讨论了椭圆曲线密码体制的优势及研究其快速实现的意义。     

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%。     

一种改进的椭圆曲线离散对数快速冗余算法

提高点倍乘的运算效率是椭圆曲线密码体制得以广泛应用的基础,在大数的二进制序列中引入-1,构成等价的二进制冗余序列,可使序列中0的个数增加,从而使得大数倍乘中加法运算减少,提出了一种新的椭圆曲线离散对数快速冗余算法,算法针对大数的二进制冗余序列,给出了新的合理构建,消除序列转换中不必要的步骤。分析表明,新算法显著减少了倍乘的运算,效率明显提高。     

计算椭圆曲线上多标量乘的快速算法

椭圆曲线密码体制最主要的运算就是椭圆曲线上的标量乘和多标量乘,在各种密码协议中起到了核心作用.文中设计了多个整数的一种新的联合带符号二进制表示的编码算法,它每次最多处理相邻的两列,因此在实现上是简单而快速的;在此基础上提出了计算椭圆曲线上多标量乘的一个新算法,并对这个算法进行了分析,最后将新算法和已有多标量乘算法进行了比较,指出新算法在一般情况下(m3时)效率可提高7%～15%.     

椭圆曲线密码的三元算法

基于离散对数问题的椭圆曲线公钥密码体制越来越倍受关注.在该体制中,因最耗时的运算是椭圆曲线上的点与一个整数的乘法运算,所以倍点运算的快速算法是椭圆曲线密码快速实现的关键.利用整数的有符号的三元展开,实现了椭圆曲线密码的快速算法,其效率比二元算法提高12.4%.     

椭圆曲线标量乘算法的改进

椭圆曲线密码体制的快速实现依赖于标量乘(nP)的有效计算,该文改进 的二进制和三进制的混合表示方法,并且将其推广到 的二进制、三进制和五进制的混合表示。该算法在已知二倍点、三倍点和五倍点运算量的基础上,经过恰当的运算计算标量乘。试验结果表明,该算法减少计算标量乘的运算量,能有效地计算标量乘。     

一种基于半点运算与双基表示的双标量乘算法

椭圆曲线密码体制的核心运算是标量乘法运算,在一些椭圆曲线公钥密码体制中需要计算双标量乘法。为了提高椭圆曲线双标量乘法的效率,在现有半点运算和双基表示的基础上提出了一种新的双标量表示形式,并给出基于该表示形式的双标量乘算法。该算法用快速的半点运算替代传统的倍点运算,从而有效提高了双标量乘法的效率。实验结果表明,在NIST推荐的椭圆曲线上,新算法的效率比基于双基表示的并列点乘算法大约提高了32%,比基于JSF表示的双标量乘算法提高了35%。     

抗侧信道攻击的椭圆曲线点乘算法设计

简要地介绍了有关椭圆曲线(Ellipticcurve)的数学知识,提出了一种基于投影坐标的ECC快速点乘算法。从实现的角度,对在椭圆曲线密码体制中的运算(点乘)进行了侧信道攻击分析,并对该算法进行了安全性改进。     

一个新的基于radix-8的标量乘算法

椭圆曲线标量乘是椭圆曲线密码系统中最关键、最耗时的运算，因此如何快速高效实现标量乘运算是研究的重点。目前常见的标量乘算法有：double—and—add算法，NAF算法，MOF算法等，但它们都是基于radix-2编码表示的，无论采用何种编码，倍点运算的次数都不变，减少的只是点加（或点减）运算的次数。提出一个基于radix-8表示的新的编码方法，及一个基于radix-8表示的标量乘算法，通过用八倍点运算代替倍点运算，且编码是从左到右（即从最高位向最低位）进行，编码和主计算可以合并，提高实现效率并节省内存空间。实验结果表明，该算法较经典的double-and—add算法能够提高效率30％以上。     

Edwards曲线上抗SPA快速标量乘算法

针对Edwards曲线上标量乘法的效率及安全性,提出了马尔科夫点加-倍点链（Markov Addition-Double Chain,MADC）。基于MADC的椭圆曲线标量乘算法每次循环都固定执行“点加-倍点”运算,从而能够天然抵抗简单能量攻击。此外,倍点运算占总运算量的一半,由于Edwards曲线的倍点公式相对点加公式所需的运算量极少,新算法的运算量将大大减少。实验结果表明,MADC的最佳链长为160,MADC-160相对于EAC-320、SAC-260和 GRAC-258,效率分别提高了27%、10.4%和9.7%。     

椭圆曲线密码中抗功耗分析攻击的标量乘改进方案

椭圆曲线标量乘法运算是椭圆曲线密码(ECC)体制中最主要的计算过程,标量乘法的效率和安全性一直是研究的热点。针对椭圆曲线标量乘运算计算量大且易受功耗分析攻击的问题,提出了一种抗功耗分析攻击的快速滑动窗口算法,在雅可比和仿射混合坐标系下采用有符号滑动窗口算法实现椭圆曲线标量乘计算,并采用随机化密钥方法抵抗功耗分析攻击。与二进制展开法、密钥分解法相比的结果表明,新设计的有符号滑动窗口标量乘算法计算效率、抗攻击性能有明显提高。     

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.     

抗边信道攻击的快速并行标量乘法

在椭圆曲线密码体制里面,标量乘法是一个非常重要的运算,它的性能对整个密码体制的效率有着举足轻重的作用。论文首先提出一个快速窗口算法用以实现标量乘法,此算法利用了NAF表示的窗口算法和边信道原子块(side channel atomicity)方法,所以算法有效,快速而且可以边信道攻击。在此基础上提出了一个并行算法,它对于边信道攻击是安全的,高效的。     

一种用于加速椭圆曲线数量乘的Signed—Binary整数表示法

椭圆曲线公开加密系统已经得到了广泛的应用，其中最重要并且花费运行时间最多的运算就是计算数量乘。为了提高数量乘的运算度，本文提出了一种用于加速椭圆曲线数量乘的容易实现的Signed—Binary整数表示法，在不增加计算数量乘算法中预处理的复杂度的前提下，减少了点倍乘的次数，有效地提高了计算椭圆曲线点数量乘的速度。     

基于Frobenius映射的快速标量乘算法

标量乘法的效率决定着椭圆曲线密码体制的性能,而Koblitz曲线上的快速标量乘算法是标量乘法研究的重要课题,在标量k的TNAF约简基础上,给出了一种基于Frobenius映射的上层运算：Comb算法.在预计算阶段,该算法利用Frobenius映射对宽度为r的序列计算其对应椭圆曲线上的点,从而建立预计算表,在累加赋值阶段结合约简后的TNAF（k）和预计算表来提高效率.Comb算法基于高效的Frobenius映射无须进行倍点运算,经过Comb矩阵的组合,其所需点加量是传统算法的1/5～1/4,当行数r任意时,其效率在任意坐标下比传统Comb算法提高至少67%.     

椭圆曲线密码中标量乘算法的改进方案

基于椭圆曲线密码，提出了一种快速标量乘算法。此算法通过引入有符号和无符号滑动窗口编码方法，大大减少了标量乘算法中费时的加法运算次数。经理论分析和实验结果表明，运用有符号滑动窗口编码方法比NAF算法和无符号窗口编码方法更有优势，可以使标量乘算法比通常的算法效率提高更多。并且给出了最佳滑动窗口的宽度。     

基于复合域上的椭圆曲线密码体制的计算算法

基于有限域上椭圆曲经公开密钥协议的离散对数计算算法正日益成为热点，其基本的操作是标量乘法：即用一整数乘以椭圆曲线上给定的点P。协议的主要开锁在于椭圆曲线的标量乘操作上，本文给出了3个逄法进行椭圆曲线密码系统的有效计算，第一个算法采用加－减法链的方法处理标量乘法问题；第二个算法给出了正整数n的NAF形式；第三个算法采用窗口的方法处理NAF（n）从而进一步提高加－减法链的效率，这三个算法的有机结合从银大程度上提高了椭圆曲线密码体制的加／解密速度。     

一个新的基于radix-8的标量乘算法

椭圆曲线标量乘是椭圆曲线密码系统中最关键、最耗时的运算,因此如何快速高效实现标量乘运算是研究的重点。目前常见的标量乘算法有:double-and-add算法,NAF算法,MOF算法等,但它们都是基于radix-2编码表示的,无论采用何种编码,倍点运算的次数都不变,减少的只是点加(或点减)运算的次数。提出一个基于radix-8表示的新的编码方法,及一个基于radix-8表示的标量乘算法,通过用八倍点运算代替倍点运算,且编码是从左到右(即从最高位向最低位)进行,编码和主计算可以合并,提高实现效率并节省内存空间。实验结果表明,该算法较经典的double-and-add算法能够提高效率30%以上。