GF(2m)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。     

有限域上模逆电路的VLSI设计与实现

在有限域上,根据二进制多项式的扩展Euclidean算法,本文设计了一款仿射坐标下的模逆电路;基于数学上的Fermat小定理,设计出一款可以复用乘法器和平方器的模逆电路.最后对二者的性能进行了比较和分析.这两款模逆电路具有实用价值,第二款电路已经应用于椭圆曲线密码处理器中.     

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。     

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。     

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RS码的可重构有限域乘法器的设计与实现

为了提高伽罗华有限域乘法器的通用性,降低实现的复杂度,采用自然基算法,用简单的逻辑门电路实现乘法运算过程。提出可重构的迭代计算结构,能满足域长m为3～8的乘法器,并用FPGA实现。结果表明,可重构有限域乘法器能够满足多种标准RS码的乘法运算的需要。     

GF(2~m)域乘法器的快速设计及FPGA实现

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,该密码体制最主要的运算是有限域上的乘法运算。该文提出一种基于FPGA技术的多项式基乘法器的快速设计方法,并给出了面积与速度的比较分析。     

有限域F2n上的2类正形置换多项式研究

研究有限域 上的正形置换多项式,针对有限域 上2d-1次和2d次正形置换多项式存在性的问题,利用同余类知识和有限域上乘积多项式的次数分布规律,分析其原因并给出有限域 上2d-1次正形置换多项式不存在和2d次正形置换多项式存在的判定结果。     

基于双Booth 2编码的双有限域模乘法器设计与实现

采用双Booth 2编码技术,对高基radix-16 Montgomery模乘法器进行了优化设计,减小了电路面积,提高了模乘运算速度。使用SMIC0.18μm标准单元工艺库综合后,计算256bit有限域GF(P)上的模乘只需要0.51μs。     

有限域上模逆电路的可逆逻辑设计

为了进一步提高加密系统的可靠性,提出了一种新颖的可逆逻辑门,利用它和存在的可逆门,设计了模逆电路所需的基本模块,并在有限域上设计了基于可逆逻辑的模逆电路。根据量子代价和延迟对其基本模块进行了性能评估,结果证明构建模逆电路的基本模块比现有可逆电路的性能提高5%~20%。以有限域GF(23)上求二进制多项式的乘法逆元为例,对提出的模逆电路进行建模仿真,结果表明电路的逻辑结构正确,性能可靠。提出的设计可用于加密算法的量子电路系统。     

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）.     

基于FIOS类型的Montgomery双域模乘器设计

针对FIOS类型的Montgomery模乘扩展算法的比特级-字级和字级-字级的两种实现形式进行研究,设计多处理单元的流水线组织结构实现算法,并对模乘器进行双有限域统一结构设计,使之能够同时支持两个有限域GF(p)和GF(2n)上的运算。最后对设计的两种模乘器用Verilog硬件描述语言进行代码描述,采用Synopsys公司的Design Compiler在Artisan SIMC 0.18μm typical工艺库下综合。实验结果表明,该模乘器不仅在运算速度和电路面积方面各具有优势,而且具有运算长度可变的灵活性。     

GF（2m）上的一种可并行快速乘法器结构

在可重构的高位优先串行乘法器基础上,提出了一种GF（2^m）上可控制的快速乘法器结构。该乘法器增加了1个控制信号和7个两路选择器,在域宽小于最大域宽的一半时能利用现有硬件资源并行计算两个乘法。该乘法器结构电路复杂度低,能利用现有存储空间并行计算,并能扩展应用于串并混合结构中。这种乘法器适合存储空间小、低硬件复杂度的可重构密码系统VLSI设计。     

素域上椭圆曲线密码IP的高效VLSI实现

基于素域上的椭圆曲线密码算法,提出一种新型ECC IP的VLSI设计,采用层次化方法,新的点运算策略和改进的Montgomery模乘器,实现了ECC点标量乘、倍点和点加减运算并支持RSA功能。应用NIST推荐的256 bit和521 bit椭圆曲线,每秒分别能运行 120次和18次的点乘运算。设计通过了ASIC综合和FPGA验证。     

可伸缩双有限域模加减器的研究与实现

在改进通用模加减算法的基础上,实现一种结构优化的模加减器。采用基于字的模加减法统一硬件架构,使该设计具有良好的可扩展性,可以完成素数有限域GF(p)和二进制有限域GF(2m)上任意长度操作数的模加减法运算。该设计引入流水线结构,使其工作效率提高50%~80%,可以应用于各种高性能的椭圆曲线密码协处理器设计中。     

一种伪流水线型椭圆曲线双标量乘法的FPGA实现与验证

一些重要的椭圆曲线密码算法需要计算两个输入无关的椭圆曲线标量乘法,以缩短这些算法的计算时间为目的,提出了一种伪流水线型椭圆曲线双标量乘法VLSI体系结构.并对该结构在GF(2163)上对进行FPGA实现与验证.针对此结构还设计了一种字长为w的伪流水线型字串行GF(2m)乘法器.结果显示,该系统可以在较高的时钟频率下使用约4[-m/w]-(m-1)个时钟周期数完成输入无关的双椭圆曲线标量乘法计算.和近期其他文献的结果比较,这种VLSI结构计算双椭圆曲线标量乘法使用时钟周期数最少,性能最高.     

A Systolic Approach for an Improvement of a Finite Field Multiplier

This paper proposes a systolic finite multiplier, which appears to functionreasonably. And it shows that systolic architecture is a useful design tool for compute-bound applications.     

二元域大型稀疏矩阵向量乘的FPGA设计与实现

作为Wiedemannn算法的核心部分,稀疏矩阵向量乘是求解二元域上大型稀疏线性方程组的主要步骤。提出了一种基于FPGA的二元域大型稀疏矩阵向量乘的环网硬件系统架构,为解决Wiedemannn算法重复计算稀疏矩阵向量乘,提出了新的并行计算结构。实验分析表明,提出的架构提高了Wiedemannn算法中稀疏矩阵向量乘的并行性,同时充分利用了FPGA的片内存储器和吉比特收发器,与目前性能最好的部分可重构计算PR模型相比,实现了2.65倍的加速性能。     

VLSI architectures for computing multiplications and inverses in GF(2m)

Finite field arithmetic logic is central in the implementation of Reed-Solomon coders and in some cryptographic algorithms. There is a need for good multiplication and inversion algorithms that can be easily realized on VLSI chips. Massey and Omura recently developed a new multiplication algorithm for Galois fields based on a normal basis representation. In this paper, a pipeline structure is developed to realize the Massey-Omura multiplier in the finite field GF(2m). With the simple squaring property of the normal basis representation used together with this multiplier, a pipeline architecture is developed for computing inverse elements in GF(2m). The designs developed for the Massey-Omura multiplier and the computation of inverse elements are regular, simple, expandable, and therefore, naturally suitable for VLSI implementation.