双域模运算单元设计与实现技术研究
发布时间：2021-10-29 23:51
椭圆曲线密码体制广泛应用于数字签名、密钥协商、身份认证、信息加密等安全领域。国内外针对椭圆曲线密码展开大量研究,针对椭圆曲线密码体制制定了很多标准,不同椭圆曲线密码标准下,密钥参数长度不同,签名方案、密钥生成、信息加密等协议也各不相同,但椭圆曲线密码体制的实现都依赖于模乘、模除和模加减等有限域层基础模运算。故本文立足于椭圆曲线密码中有限域层运算,针对长度可伸缩的双域模运算单元设计中的关键问题展开研究。硬件实现椭圆曲线密码体制的研究中,有限域层模运算的实现主要基于两种思路,一种是加法型电路结构,另一种是乘法型电路结构。基于加法器的硬件电路相对资源消耗较少,但是运算速度不够快,且随处理位宽的增加,加法器关键路径的延迟增大,拖慢了整体的性能。基于乘法器结构的硬件电路设计具有速度快的特点,但硬件资源消耗较大。基于小位宽乘加器嵌套迭代的设计,针对模除算法实现并不友好,一轮加法的实现需要耗费多个时钟实现,运算时间很长;而基于大位宽乘法器的设计适用于固定位宽的模运算,灵活性和通用性不够。脉动阵列结构简单而规则,关键路径延迟较小,且不随处理位宽的增加而增加,很适合用于实现模运算中的加法操作,故本文基于...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MALU电路结构
第三章基于脉动阵列结构的双域模运算单元研究与设计第39页7D722EDB8B08F1DFC38542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3素数域上的模乘（1ABRmodP）、模除（A/BmodP）、模加（A+BmodP）和模减（ABmodP）等模运算仿真波形分别如图3.10、3.11、3.12和3.13所示。图3.10素数域上模乘仿真波形图3.11素数域模除仿真波形图3.12素数域模加仿真波形图3.13素数域模减仿真波形2、二元域功能验证素数域上的加减运算操作，在二元域上均为异或操作，故二元域上模加减结果相同。针对二元域上的模乘、模除和模加减功能正确性进行验证，选取两输入数据A、B和模数P为：A=576’h421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2A00637BD5E2EFE28B=576’h787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E49863E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A1B62EAB6746434EBP=577’h1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
第三章基于脉动阵列结构的双域模运算单元研究与设计第39页7D722EDB8B08F1DFC38542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3素数域上的模乘（1ABRmodP）、模除（A/BmodP）、模加（A+BmodP）和模减（ABmodP）等模运算仿真波形分别如图3.10、3.11、3.12和3.13所示。图3.10素数域上模乘仿真波形图3.11素数域模除仿真波形图3.12素数域模加仿真波形图3.13素数域模减仿真波形2、二元域功能验证素数域上的加减运算操作，在二元域上均为异或操作，故二元域上模加减结果相同。针对二元域上的模乘、模除和模加减功能正确性进行验证，选取两输入数据A、B和模数P为：A=576’h421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2A00637BD5E2EFE28B=576’h787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E49863E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A1B62EAB6746434EBP=577’h1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
【参考文献】：
期刊论文
[1]可编程可伸缩的双域模乘加器研究与设计[J]. 李嘉敏,戴紫彬,王益伟. 电子技术应用. 2018(01)
[2]椭圆曲线密码处理器的高效并行处理架构研究与设计[J]. 戴紫彬,易肃汶,李伟,南龙梅. 电子与信息学报. 2017(10)
[3]基于Radix-4 Booth编码的乘法器优化设计[J]. 陈海民,李峥,谢铁顿. 计算机工程. 2012(01)
[4]面向椭圆曲线密码的处理器并行体系结构研究与设计[J]. 杨晓辉,戴紫彬,李淼,张永福. 通信学报. 2011(05)
[5]改进的素数域椭圆曲线密码处理器[J]. 陈传鹏,覃中平. 武汉大学学报(工学版). 2011(01)
[6]双有限域模乘和模逆算法及其硬件实现[J]. 陈光化,朱景明,刘名,曾为民. 电子与信息学报. 2010(09)
[7]基于阵列结构的ECC算法核心运算模块设计[J]. 杨玲,王友仁. 微电子学. 2010(03)
[8]双核双域椭圆曲线密码处理器[J]. 李康,陈刚,王海欣,白国强,陈弘毅. 清华大学学报(自然科学版). 2008(10)
[9]面向RSA运算的高速模乘器[J]. 张文祥,苏斌. 计算机工程与设计. 2006(04)
[10]大数模乘脉动阵列的FPGA细粒度映射实现[J]. 黄谆,白国强,陈弘毅. 微电子学与计算机. 2005(07)
博士论文
[1]素域模算术算法与硬结构优化及其在密码中的应用[D]. 陈传鹏.武汉大学 2011
[2]椭圆曲线加密体制的双有限域算法及其硬件实现[D]. 王健.北京大学 2008
硕士论文
[1]椭圆曲线标量乘算法的快速实现[D]. 李艳梅.扬州大学 2017
[2]基于Kogge-Stone算法与多米诺逻辑的64位高性能加法电路设计[D]. 李泉龙.西南交通大学 2016
[3]双域ECC协处理器体系结构研究与设计[D]. 蔡亮.解放军信息工程大学 2008
本文编号：3465624
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MALU电路结构
第三章基于脉动阵列结构的双域模运算单元研究与设计第39页7D722EDB8B08F1DFC38542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3素数域上的模乘（1ABRmodP）、模除（A/BmodP）、模加（A+BmodP）和模减（ABmodP）等模运算仿真波形分别如图3.10、3.11、3.12和3.13所示。图3.10素数域上模乘仿真波形图3.11素数域模除仿真波形图3.12素数域模加仿真波形图3.13素数域模减仿真波形2、二元域功能验证素数域上的加减运算操作，在二元域上均为异或操作，故二元域上模加减结果相同。针对二元域上的模乘、模除和模加减功能正确性进行验证，选取两输入数据A、B和模数P为：A=576’h421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2A00637BD5E2EFE28B=576’h787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E49863E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A1B62EAB6746434EBP=577’h1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
第三章基于脉动阵列结构的双域模运算单元研究与设计第39页7D722EDB8B08F1DFC38542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3素数域上的模乘（1ABRmodP）、模除（A/BmodP）、模加（A+BmodP）和模减（ABmodP）等模运算仿真波形分别如图3.10、3.11、3.12和3.13所示。图3.10素数域上模乘仿真波形图3.11素数域模除仿真波形图3.12素数域模加仿真波形图3.13素数域模减仿真波形2、二元域功能验证素数域上的加减运算操作，在二元域上均为异或操作，故二元域上模加减结果相同。针对二元域上的模乘、模除和模加减功能正确性进行验证，选取两输入数据A、B和模数P为：A=576’h421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2A00637BD5E2EFE28B=576’h787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E49863E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A1B62EAB6746434EBP=577’h1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
【参考文献】：
期刊论文
[1]可编程可伸缩的双域模乘加器研究与设计[J]. 李嘉敏,戴紫彬,王益伟. 电子技术应用. 2018(01)
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[3]基于Radix-4 Booth编码的乘法器优化设计[J]. 陈海民,李峥,谢铁顿. 计算机工程. 2012(01)
[4]面向椭圆曲线密码的处理器并行体系结构研究与设计[J]. 杨晓辉,戴紫彬,李淼,张永福. 通信学报. 2011(05)
[5]改进的素数域椭圆曲线密码处理器[J]. 陈传鹏,覃中平. 武汉大学学报(工学版). 2011(01)
[6]双有限域模乘和模逆算法及其硬件实现[J]. 陈光化,朱景明,刘名,曾为民. 电子与信息学报. 2010(09)
[7]基于阵列结构的ECC算法核心运算模块设计[J]. 杨玲,王友仁. 微电子学. 2010(03)
[8]双核双域椭圆曲线密码处理器[J]. 李康,陈刚,王海欣,白国强,陈弘毅. 清华大学学报(自然科学版). 2008(10)
[9]面向RSA运算的高速模乘器[J]. 张文祥,苏斌. 计算机工程与设计. 2006(04)
[10]大数模乘脉动阵列的FPGA细粒度映射实现[J]. 黄谆,白国强,陈弘毅. 微电子学与计算机. 2005(07)
博士论文
[1]素域模算术算法与硬结构优化及其在密码中的应用[D]. 陈传鹏.武汉大学 2011
[2]椭圆曲线加密体制的双有限域算法及其硬件实现[D]. 王健.北京大学 2008
硕士论文
[1]椭圆曲线标量乘算法的快速实现[D]. 李艳梅.扬州大学 2017
[2]基于Kogge-Stone算法与多米诺逻辑的64位高性能加法电路设计[D]. 李泉龙.西南交通大学 2016
[3]双域ECC协处理器体系结构研究与设计[D]. 蔡亮.解放军信息工程大学 2008
本文编号：3465624
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