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。     

格密码关键运算模块的硬件实现优化与评估

为提高格密码在实际应用中的运算效率,提出一种格密码中多项式乘法运算的优化实现技术.该技术采用乒乓结构存储多项式系数,用以提升存取带宽,通过消除预缩放运算,减少10.5％的模乘运算和16.7％的存储空间占用,采用移位寄存器和三输入加法器的结构,有效地减少逻辑资源占用.同时,设计具有可选层级的流水线结构,使多项式乘法中的蝶...     

RSA关键运算的分析优化与硬件实现研究

基于RSA的公钥密码体制已被广泛运用于数字签名、身份认证等信息安全领域,其核心运算为大数模幂运算.文章采用改进的杨氏蒙哥马利模乘和快速二进制位扫描算法实现了该过程,并根据大数模乘运算和硬件实现的要求对模幂系统进行了分析和设计,提高了RSA模乘幂运算能力,节省了芯片面积.     

使用优化的CIOS算法的模运算处理器

为以较小的面积代价实现RSA公钥密码算法及其他一些算法所需的求模、模加、模乘、模幂等运算,该文设计了一种可作为协处理器使用的模运算处理器.运算数据的长度可变,范围从256b到2 048b.采用优化的CIOS(coarselyintegrated operated scanning)算法以加快模乘的速度.充分的流水线设计使得时钟频率可达60MHz,在该工作频率下完成1 024b模幂的时间为57ms.除RAM外的核心电路仅含16 000等效门,在0.35 μm CMOS工艺条件下,包含RAM的电路总面积仅为3.31mm2.该处理器适合用于嵌入式系统,尤其是面积局限性高的系统.     

一种改进的椭圆曲线标量乘的快速算法

椭圆曲线密码体制(ElliPtic Curve Cryptosystem,简称ECC)是最有效的公钥密码体制之一,密钥更短、安全性更强。点乘和标量乘是椭圆曲线密码体制中的核心运算,是最耗时的运算。宽度w的非相邻型(w-NAF)算法通常被用来加速椭圆曲线上的标量乘,通过对这种算法的改进和优化,提高算法的效率,并结合分段并行理论提出了一种双标量乘法算法。对新算法进行了分析和测试,其效率在普通算法的基础上有明显提高,具有实用性。     

一种旨在优化速度的多功能乘累加器设计

介绍了一种40±16×16位高速乘累加/减器的设计。该乘累加/减单元支持有符号数、无符号数及混合符号数的乘法、乘累加/减运算,并支持多种舍入的乘法、乘累加/减运算。该单元采用了改进的Booth算法和Wallace树结构,简化了部分积的产生,及部分积符号的扩展;优化了Wallace树的连接结构,及后续多个操作数的处理次序,从而显著地提高了乘累加/减器的速度。该设计综合考虑了高性能通用DSP对乘累加/减器的要求,作为某高速高性能定点DSP的一部分,已经实现了RTL电路设计、功能仿真、和PC综合,并准备流片且进行FPGA系统开发板的芯片验证。     

二进制域滑动窗口快速模乘算法

加速GF（2^m）上的模乘运算是提高GF（2^m）上ECC算法性能的关键。分析了窗口宽度ω的comb多项式乘法和NIST约简多项式算法,结合两种算法提出一种滑动窗口的快速模乘算法。该算法弥补了先乘后模方法在时间上和存储空间上的缺点,缩短了运算时间,仿真结果表明快速模算法的运算效率比先乘后模的窗口comb多项式乘法和NIST快速约简速度提高21%左右,预计算只需要ω-1个值。     

云环境下安全外包椭圆曲线点的乘法

云计算是一种新兴的计算模式,它为云用户提供了强大的计算环境,但同时也引起了用户安全性和隐私性问题的关注.模幂运算是大多数现行的密码系统的基本运算之一,也是公钥密码系统在计算资源限制型设备上的计算瓶颈所在.使用传统的平方-乘算法计算一个n比特的指数的模幂运算,平均需要1.5n个模乘,对于资源有限型用户(或设备,例如智能卡)来说,这个计算量是个很沉重的负载.外包计算是云计算模式的优点之一,它使得云用户的计算能力不再受限于各自的资源约束型设备,通过外包工作负载给云,云用户可以使用云提供的无限资源来完成高代价的计算.本文围绕"外包模幂运算"这个问题展开研究,为椭圆曲线的点的乘法的计算问题,提出了一个安全的外包计算方案,并且将本文的方案应用于加速椭圆曲线数字签名的验证.     

基于矩阵环的快速公钥密码算法

针对资源受限的计算环境,提出了一个快速公钥密码算法。该密码算法通过使用一个特殊的矩阵分解问题从而避免了在加解密过程中使用计算量较大的模指数运算,因而具有更高的计算效率。分析指出：密码的安全性与整数分解问题有关,但是并不等价于整数分解问题。该密码算法由于使用了特殊的矩阵分解问题,能够抵抗各类私钥恢复攻击和格攻击,因此是一个快速高效的公钥密码。     

An Improvement of Fast Scalar Multiplication Algorithm on Elliptic Curves Over GF(2 n)

利用椭圆曲线密码体制上点乘运算改进的m进制方法,对一种标量乘法快速算法作了进一步改进,结果表明改进后的算法减少了椭圆曲线点乘运算的计算量及存储空间,并提高了运算效率.