發(fā)布時(shí)間：2020-10-24 05:00

　　 隨著電子商務(wù)的不斷發(fā)展,對(duì)橢圓曲線密碼(EllipticCurveCryptography,ECC)系統(tǒng)的處理速度提出了更高的需求。標(biāo)量乘法作為系統(tǒng)的核心要素,由于域?qū)挻髮?dǎo)致的循環(huán)迭代次數(shù)多和數(shù)據(jù)依賴強(qiáng)引發(fā)的流水延時(shí)長(zhǎng)等問題,成為橢圓曲線密碼算法的性能瓶頸。在標(biāo)量乘法器中,標(biāo)量乘法調(diào)度算法和域運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成為重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)LD(Lopez Dahab)蒙哥馬利標(biāo)量乘法算法資源利用率低、每輪循環(huán)迭代周期數(shù)長(zhǎng)的問題,提出基于三路乘法器并行的蒙哥馬利(Montgomery)標(biāo)量乘法調(diào)度算法。該算法通過數(shù)據(jù)流圖重組和提高模乘運(yùn)算并行度等調(diào)度手段,提升了硬件資源利用率,縮短了每輪循環(huán)迭代周期數(shù),將每輪循環(huán)迭代周期數(shù)減少為L(zhǎng)D蒙哥馬利算法的一半。該算法中,關(guān)鍵路徑延時(shí)由TMUL增加到TMUL+TSQR+TADD,但TSQR+TADD遠(yuǎn)小于TMUL,因此該算法有效提升了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的計(jì)算效率。改進(jìn)優(yōu)化了模乘和模逆等域運(yùn)算單元的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)并行高位優(yōu)先數(shù)字模乘單元關(guān)鍵路徑長(zhǎng)的問題,通過改進(jìn)乘數(shù)的分組位寬,將關(guān)鍵路徑延時(shí)由TADD+11TXOR縮短為TADD+8TXOR;針對(duì)基于SQR-ITA算法(Square-Itoh-Tsujii Algorithm)的模逆單元需要多次調(diào)用模平方操作導(dǎo)致計(jì)算周期長(zhǎng)的問題,通過設(shè)計(jì)冪運(yùn)算單元有效減少計(jì)算周期17%～34%,且不會(huì)成為關(guān)鍵路徑�；谏鲜龇桨�,本文面向二元域中的橢圓曲線密碼算法設(shè)計(jì)了高性能的標(biāo)量乘法器,基于TSMC 180nm工藝平臺(tái)和Xilinx Virtex5 FPGA平臺(tái)進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn),并將其與第三方加密函數(shù)庫(kù)OpenSSL的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證。在TSMC 180nm工藝下,GF(2163)的標(biāo)量乘法器硬件電路面積3.5mm2,主頻100MHz,實(shí)現(xiàn)一次標(biāo)量乘法需要3.98 μ s,比已有方案性能提升26.3%～64.1%。在XilinxVirtex5 FPGA下,GF(2163)的標(biāo)量乘法器消耗Slices個(gè)數(shù)為24227,LUT個(gè)數(shù)為42410,主頻為87MHz,實(shí)現(xiàn)一次標(biāo)量乘法需要4.5μs,比已有方案性能提升11.7%～52.6%。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN918.1;TP332.22
【部分圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)各種操作系統(tǒng)的兼容、對(duì)各種高級(jí)語言的兼容、可移植性、可重用性；??ＥＣＣ頂層協(xié)議層為最高層：這個(gè)層次將根據(jù)橢圓各種運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)協(xié)議目標(biāo)。ＥＣＣ頂層協(xié)議包括：ＥＣ制等；??：包括橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算，將標(biāo)量乘法分量乘法算法，直接影響標(biāo)量乘法的運(yùn)行周期數(shù)和關(guān)，位于ＥＣＣ層級(jí)結(jié)構(gòu)的最底層：算法所有的計(jì)算則要轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制流來實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)中，域運(yùn)而影響系統(tǒng)的主頻。??賴于底層級(jí)的運(yùn)算效率。在ＥＣＣ密碼體制中標(biāo)ＣＣ算法的性能依賴于標(biāo)量乘法運(yùn)算性能，即ＥＣＣ曲線密碼系統(tǒng)的性能，對(duì)標(biāo)量乘法的高性能實(shí)現(xiàn)，

?（２．７）??２＾ｉ??點(diǎn)加操作與倍點(diǎn)操作在橢圓曲線上的幾何意義如圖２－１中的（ａ）和（幻所示。??橢圓曲線上的相同點(diǎn)相加與相異點(diǎn)相加可匯總為一個(gè)公式表示：??＾３?＝５２－＾，－ｘ２ｍｏｄ／７?（２８）??ｙ３?＝５（ｘｌ－ｘ３）－＾１ｍｏｄ／７??１０??

圖２－２橢圓曲線加密算法的流程圖??曲線密碼系統(tǒng)中涉及的數(shù)論相關(guān)知識(shí)進(jìn)行必要解釋，對(duì)傳統(tǒng)包括：ＮＡＦ／ｗＮＡＦ標(biāo)量乘法算法、二進(jìn)制標(biāo)量乘法算法、蒙哥乘法算法。最后對(duì)標(biāo)量乘法上的幾種應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行闡述。??可更加深入理解橢圓曲線密碼系統(tǒng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)，以及標(biāo)量乘
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮娟娟;祝躍飛;張亞娟;;利用半點(diǎn)計(jì)算橢圓曲線雙標(biāo)量乘法算法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年18期

2 洪銀芳;桂豐;丁勇;;基于半點(diǎn)和多基表示的標(biāo)量乘法擴(kuò)展算法[J];計(jì)算機(jī)工程;2011年04期

3 張曉丹;肖曉強(qiáng);;橢圓曲線密碼的一種合適的對(duì)算法[J];湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

4 鄒大畢;林東岱;;抗邊信道攻擊的快速并行標(biāo)量乘法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年09期

5 徐明;史量;;基于偽四維投射坐標(biāo)的多基鏈標(biāo)量乘法[J];通信學(xué)報(bào);2018年05期

6 李磊;;斐波那契數(shù)列在標(biāo)量乘法中的應(yīng)用[J];網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用;2015年12期

7 趙佳;韓臻;;自適應(yīng)的橢圓曲線滑動(dòng)窗口標(biāo)量乘法[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

8 彭韜;陳文慶;;基于樹型方法計(jì)算雙基鏈的研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程;2018年07期

9 劉如玉,祝躍飛;橢圓曲線中的標(biāo)量乘法[J];信息工程學(xué)院學(xué)報(bào);1997年04期

10 王旭;張巖;權(quán)進(jìn)國(guó);;一種偽流水線型橢圓曲線雙標(biāo)量乘法的FPGA實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2011年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 郝艷華;超橢圓曲線密碼體制中標(biāo)量乘法的快速算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

2 龐世春;能抵御邊信道攻擊的橢圓曲線標(biāo)量乘算法研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 李學(xué)俊;基于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問題的公鑰密碼及其算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 尹玲;二元域橢圓曲線密碼算法的高性能標(biāo)量乘法器設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2018年

2 譚麗娟;橢圓曲線密碼體制中標(biāo)量乘法運(yùn)算的優(yōu)化和FPGA實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2004年

3 張寧;橢圓曲線上點(diǎn)的標(biāo)量乘法[D];西安電子科技大學(xué);2005年

4 馮娟娟;加速ECC體制的相關(guān)算法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2006年

5 黃小苑;橢圓曲線密碼系統(tǒng)特征2域?qū)崿F(xiàn)算法改進(jìn)與芯片設(shè)計(jì)[D];解放軍信息工程大學(xué);2006年

6 張瑞霞;改進(jìn)的橢圓曲線簽名算法[D];北京化工大學(xué);2013年

7 范云海;橢圓曲線密碼ECC二進(jìn)制域的算法改進(jìn)與硬件實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2012年

8 張遠(yuǎn)洋;素?cái)?shù)域上公鑰密碼加速器庫(kù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];解放軍信息工程大學(xué);2007年

9 張建;GF（2~n）上橢圓曲線標(biāo)量乘法快速算法的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2012年

10 洪銀芳;橢圓曲線密碼快速算法的標(biāo)量分解研究[D];桂林電子科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2854052