同时支持两种有限域的模逆算法及其硬件实现

有限域的运算是密码学的基础,而在有限域的所有运算中模逆运算是最核心也是最复杂的运算。提出了一种同时支持素域和二进制域两种有限域的模逆算法,通过对算法的优化和对硬件结构的设计,使得256位的模逆运算电路的时钟频率达到167MHz,电路面积和其他电路相比较也有明显优势。     

椭圆曲线加密体制的有限域求模逆算法的改进

本文在整数的扩展欧几里德算法基础上,对椭圆曲线加密体制的有限域求模逆算法作出改进,不仅有效提高了运算速度,使之同时兼容二进制域和素数域,同时也利于硬件实现.     

一种模2k求逆算法的改进及实现

模2k求逆算法是RSA密码体系的核心运算之一.通过分析现有算法及RSA算法中求逆运算的特点,在扩展Euclidean算法基础上,提出了一种改进的模2k求逆算法.该算法与原算法相比迭代次数减少1/3,不仅简化加法进位的处理,而且省去了部分大数加减法操作.同时给出新算法硬件电路结构及数据验证方法,并实现了2 048位模2k求逆硬件电路设计.仿真验证结果表明,改进后的算法与原算法相比,电路面积减小了18.5％,运算速度提高了34.2％.     

有限域中的开平方算法

提出了一种新的GF(p^2)上的开平方算法,与普通的开平方算法相比,该算法的计算速度有明显提高。     

基于有限域的LDPC卷积码构造算法

采用有限域方法研究获得具有快速编码特性的规则、时不变LDPC（Low-Density Parity-Check,低密度奇偶校验）卷积码的构造算法. 首先给出基于有限域GF(q)所构造的准循环(QC)LDPC码的基矩阵结构特性;然后提供了一种新的代数构造及其对应的修正的矩阵结构;最后,根据QC与LDPC卷积码之间的环同构关系,获得了具有快速编码特性的LDPC卷积码的多项式矩阵结构. 代数构造方法简化了整个构造过程. 而LDPC卷积码的快速编码特性减小了编码复杂度,简化了编码器结构. 用基于置信传播(BP)的译码算法在加性高斯白噪声(AWGN)信道上获得的仿真结果表明,与其他结构化LDPC卷积码相比,文中所构造的码具有更好的性能.     

一种求解有限域Fq上线性方程组的有效算法

在对重线性化方法的研究中提出的一种对有限域Fq上线性方程组的算法,利用有限域xq-1=1的性质,可以快速地对方程组进行高斯消元,从而求出方程通解.     

有限域上置换多项式一个求解算法

利用吴方法中特征列的求法，给出了有限域上置换多项式求解算法，算法简洁，切实可行     

一种改进的模逆算法与硬件实现

在公钥密码体系中,无论是RSA密码还是椭圆曲线密码,模逆运算都是非常关键的运算.模逆运算的前提是两数的最大公约数为1,否则结果是没有意义的.基于现有的二进制模逆算法的基础上提出了一种可以同时求最大公约数和进行模逆运算的算法,并且对算法进行优化,用VERILOG HDL语言进行硬件实现.通过功能仿真和FPGA验证,结果表明该设计可以正确进行32～1024 bit的大数模逆运算.该设计应用于一款汽车安全芯片的PKI模块,采用UMC 55 nm工艺进行流片,芯片面积为10 mm2,工作电压3.3 V,钟频率为200 MHz时,功耗约为30.2 mW.     

素域模逆运算的一种快速算法和VLSI实现

有限域上的模逆运算是许多公钥密码系统使用的算法中的核心域运算之一。该文对现有的素数域GF(p)上的模逆算法进行了改进和优化,得到了适合软硬件实现的快速算法,尤其利于快速高效的超大规模集成电路(VLSI)实现。改进后的新算法运算简单,只需用普通加减法操作,不需要模运算和任何操作数的乘法或除法,其全部运算的完成仅需一个加法器。该文同时给出了新算法的一个VLSI实现,结果显示新算法的硬件实现在速度和资源开销两方面均具有良好特性。     

有限域上插值多项式的两种构造方法

在实数域上构造插值多项式,由于计算机精度的限制和存在舍入误差与截断误差,会使构造的插值多项式产生很大的误差。因此文章将问题限制在有限域上,给出了有限域上存在唯一的插值多项式的定理,且对定理进行了严格的证明。同时将Lagrange插值法与Newton插值法推广到有限域上,形成有限域上构造插值多项式的两种方法,最后通过算例验证了此方法的正确性。     

模逆算法在密码学教学中的地位和应用

本文分析了模逆算法的数学基础,研究了其算法实现。在对称密码算法教学中,归纳了模逆算法在IDEA和AES中应用;在公开密码算法教学中,归纳了模逆算法在ElGmal、RSA和ECC中应用。     

关于有限域Fp2上的原根求法的注记

在四川大学学报(自然科学版)2003年第3期“关于有限域Fp^2上的原根”一文中,霍家佳等给出了一个从有限域Fp^2的原根出发求Fp^2的原根的算法,这个算法共含三大步．在本文中,在不改变霍文算法整体框架(即三大步)的前提下,作者利用关于原根的基本性质改进了这个算法的三大步,特别利用一个已知的关于原根的充要条件改进了这算法的第三步．改进后的算法三大步运算量分别是原算法三大步运算量的1／4或有数量级的减少不等．最后给出一个算例来具体体现改进后的算法的运算量的减少程度。     

基于最优模平方模块的二进制域模逆架构

基于Itoh-Tsujii algorithm（ITA）算法,提出了一种具有级联模平方模块的新型低延迟架构,并推导出了该架构的时钟周期延迟,级联模平方模块的复杂度可以通过矩阵重量进行评估. 采用可移动的内部流水线层级来优化关键路径. 使用Virtex-7 FPGA平台进行实验,分别给出了对于GF(2¹⁶³)、GF(2²⁸³)和GF(2⁵⁷¹)三个二进制域上的最优模平方模块（optimal exponentiation blocks,OEBs）. 此外,为了便于比较,在Virtex-4 FPGA平台进行了测试,并与现有研究成果进行了对比. 结果显示,基于OEBs的架构性能具有显著的提升,本文架构在3个域中的延迟相较于现有研究分别至少具有9.09%,10.81%以及428.95%的提升.     

大数快速模幂算法的研究

大数模幂在现代密码学领域有着广泛的应用,它是RSA．ELGamal等公钥密码的基本运算。对目前具有典型代表的各种大数模幂算法进行分析,从基本设计原理和实现角度对这些模幂算法进行分类,归纳并给出了各类算法的实现方法、优缺点和研究现状。     

基于改进型欧几里德算法的RS译码研究

为了简化数字电视译码电路的复杂性,提出一种改进型欧几里德算法.该算法利用多项式带余除法的相关推论,在关键方程中对错误值多项式进行巧妙的处理,这样可以方便地得到商式和余式,从而便于进行迭代.与传统欧几里德算法相比,该算法在求解关键方程的过程中能够更容易地得到错误值多项式和错误位置多项式,能减少硬件电路的复杂性,提高译码速度.     

关于有限域上的本原多项式的系数

证明了对任意给定正整数n和k,如果满足k<p,k<n/2且q充分大,则在有限域∮g上存在次数为n的前k个系数预先指定的本原多项式。特别地,当k=3,4时,我们给出了具体的界。     

Harn数字签名方案的改进

Harn数字签名方案中 ,签名者不需计算任何逆 ,验证者只需计算 2个模指数 ,因此相对于其它基于离散对数数字签名方案计算量大大减少。但该方案 ,不能抵抗同态攻击 ,并且随机密钥 k不能重复使用。文章针对该方案的不足 ,提出一种改进方案 ,新方案不但保留了 Harn数字签名计算速度快及容易实现密钥共享等优点 ,而且能够有效抵抗同态攻击 ,并且在随机密钥 k重复使用时能够确保方案的安全性