素域上橢圓曲線密碼算法的硬件設(shè)計(jì).pdf

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在今天的高速發(fā)展，橢圓曲線密碼(Elliptic Curve Cryptography, ECC)算法得到了廣泛應(yīng)用，作為公鑰密碼技術(shù)的一種，橢圓曲線密碼算法在構(gòu)建安全應(yīng)用方面不可或缺。同時(shí)，計(jì)算能力的不斷提高，RSA加密算法（Rivest Shamir Adleman, RSA）、離散對(duì)數(shù)密碼體制等的安全強(qiáng)度不斷被挑戰(zhàn)，而橢圓曲線密碼可以在密鑰長(zhǎng)度較短的情況下提供更高的安全性，是一種更高安全性的公鑰密碼機(jī)制。本文研究了基于素

2、域的橢圓曲線密碼系統(tǒng)，完成了該系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。
　　本文設(shè)計(jì)的素域下的橢圓曲線密碼系統(tǒng)，選取了NIST推薦的位寬P-192，實(shí)現(xiàn)了硬件電路設(shè)計(jì)。本文首先介紹了橢圓曲線密碼算法的相關(guān)理論基礎(chǔ)、素域上的運(yùn)算法則;其次針對(duì)橢圓曲線體制作了分析，闡述了ECC的運(yùn)算層次以及各個(gè)層次的算法分析;然后根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)理論基礎(chǔ)給出了素域下橢圓曲線密碼系統(tǒng)的算法架構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)中各層的主要算法進(jìn)行了優(yōu)化;然后根據(jù)算法架構(gòu)設(shè)計(jì)了素域橢圓曲線密碼系統(tǒng)硬

3、件架構(gòu)并進(jìn)行了模塊劃分，進(jìn)而根據(jù)優(yōu)化的算法對(duì)各模塊進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。其中簽名系統(tǒng)的核心運(yùn)算點(diǎn)乘運(yùn)算采用了標(biāo)準(zhǔn)投影坐標(biāo)系下的蒙哥馬利算法，以主從狀態(tài)機(jī)的方式控制有限域運(yùn)算單元加以實(shí)現(xiàn)。素域模乘運(yùn)算單元采取字級(jí)乘法器的方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)速度和面積進(jìn)行相應(yīng)的折衷，并降低了一定的功耗。通過(guò)控制字長(zhǎng)D來(lái)平衡面積和速度，本設(shè)計(jì)中采取D=48，最終使得整個(gè)數(shù)字簽名系統(tǒng)在等同100MHz的頻率下達(dá)到10314次每秒的簽名速度，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用Ve