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基于FPGA的Montgomery模乘器的高效实现*
引用本文:高献伟,张晓楠,董秀则.基于FPGA的Montgomery模乘器的高效实现*[J].计算机应用研究,2017,34(11).
作者姓名:高献伟  张晓楠  董秀则
作者单位:西安电子科技大学,北京电子科技学院,西安电子科技大学,北京电子科技学院
基金项目:北京市自然科学基金(Grant No.4163076);北京电子科技学院校内科研基金(2014TD1-DXZ)
摘    要:为了提高椭圆曲线密码处理器的模乘速度,本文提出了一种更有效且更适合硬件实现的Montgomery算法。改进的算法分析了基于CSA加法器的Montgomery模乘算法,提出了多步CSA加法器的Montgomery算法,该算法能够在一个时钟内做多次CSA迭代运算,可以有效地降低时钟个数,进而提高模乘速度。通过Modelsim仿真工具仿真,正确完成一次256bits Montgomery模乘运算只需要16个时钟周期。在Altera EP3SL200F1517C2 FPGA中的运行结果表明:71.5MHz的时钟频率下,完成一次256位的模乘运算仅需要0.22微秒。

关 键 词:椭圆曲线密码  Montgomery模乘算法  迭代运算
收稿时间:2016/8/9 0:00:00
修稿时间:2017/7/31 0:00:00

Efficient Implementation of Montgomery Modular Multiplier on FPGA
Gao Xianwei,Zhang Xiaonan and Dong Xiuze.Efficient Implementation of Montgomery Modular Multiplier on FPGA[J].Application Research of Computers,2017,34(11).
Authors:Gao Xianwei  Zhang Xiaonan and Dong Xiuze
Abstract:To improve the speed of modular multiplication operation on ECC processor, this paper shows an improved Montgomery algorithm that is more efficient and suitable for hardware implementation. First, the improved algorithm analyzes the Montgomery modular multiplication algorithm based on CSA adder, then presents the multi-step CSA adder Montgomery algorithm. The idea of multi-step expresses that improved algorithm can do repeatedly CSA iterations in one clock. Therefore, the improved modular multiplication can increase the speed of modular multiplication by reducing the number of clocks. Simulation with Modelsim indicates that an accurate completion of modular multiplication requires only 16 clock circles. And the simulation on Altera EP3SL200F1517C2 FPGA shows that a modular multiplication of 256 bits only takes 0.22us under 71.5MHz clock frequency.
Keywords:Elliptic Curve Cryptography  Montgomery modular multiplication algorithm  Iterative operation
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