橢圓曲線密碼體制在蒙哥馬利模算法的智能卡中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、公開密鑰體系(PKI)支持?jǐn)?shù)字簽名和數(shù)據(jù)加解密，目前被越來越廣泛地應(yīng)用于高速和大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。其中橢圓曲線加密算法更適用于存儲(chǔ)容量小且計(jì)算能力有限的系統(tǒng)，如智能卡和便攜設(shè)備。事實(shí)上公鑰長度為163位的橢圓曲線密碼體制(ECC)算法的安全性和目前常見的1024位Rivest-Shamir-Adleman(RsA)算法在同一級(jí)別上。但一般RSA的計(jì)算復(fù)雜度比較高，不能很好地滿足高速網(wǎng)絡(luò)的智能卡的實(shí)時(shí)性要求，其應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)硬件設(shè)計(jì)方面的要求

2、比較高。相對(duì)而言ECC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)更為簡單和高效。 本文提出了一種新的193位的硬件架構(gòu)來處理橢圓曲線密碼體制的蒙哥馬利(Montgomery)模乘算法運(yùn)算，它適用于便攜設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)，如智能卡和便攜設(shè)備等。主要思想是利用分段的方法，使每一個(gè)處理單元(PE)的計(jì)算開銷控制在合理的范圍內(nèi)。每一個(gè)處理單元的長度為193位，通過對(duì)蒙哥馬利算法的或非門作水平映射而獲得。再使用Double-and-Adder樹來加速每一個(gè)處理單元

3、中的處理過程。對(duì)于橢圓曲線密碼體制參數(shù)的存儲(chǔ)，我們采用了內(nèi)存而不是寄存器，目的是減小芯片的面積。 最后設(shè)計(jì)出來的硬件中，邏輯模塊大約需要28000個(gè)門電路，RAM模塊大約需要5000個(gè)門電路。系統(tǒng)能夠運(yùn)行的最大時(shí)鐘頻率為20兆赫茲，加密一個(gè)193位的數(shù)據(jù)幀大約耗費(fèi)51毫秒，已經(jīng)達(dá)到了目前公開密鑰體系的硬件中最優(yōu)的計(jì)算性能-芯片面積比率。 文中的橢圓曲線密碼體制協(xié)處理器是在Verilog上設(shè)計(jì)的，并使用了synplify和