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基于比特重组快速模约简的高面积效率椭圆曲线标量乘法器设计
1
作者
刘志伟
张琦
+4 位作者
黄海
杨晓秋
陈冠百
赵石磊
于斌
《电子与信息学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期344-352,共9页
针对现有椭圆曲线密码标量乘法器难以兼顾灵活性和面积效率的问题,该文设计了一种基于比特重组快速模约简的高面积效率标量乘法器。首先,根据椭圆曲线标量乘的运算特点,设计了一种可实现乘法和模逆两种运算的硬件复用运算单元以提高硬...
针对现有椭圆曲线密码标量乘法器难以兼顾灵活性和面积效率的问题,该文设计了一种基于比特重组快速模约简的高面积效率标量乘法器。首先,根据椭圆曲线标量乘的运算特点,设计了一种可实现乘法和模逆两种运算的硬件复用运算单元以提高硬件资源使用率,并采用Karatsuba-Ofman算法提高计算性能。其次,设计了基于比特重组的快速模约简算法,并实现了支持secp256k1, secp256r1和SCA-256(SM2标准推荐曲线)快速模约简计算的硬件架构。最后,对点加和倍点的模运算操作调度进行了优化,提高乘法与快速模约简的利用率,降低了标量乘计算所需的周期数量。所设计的标量乘法器在55 nm CMOS工艺下需要275 k个等效门,标量乘运算速度为48 309次/s,面积时间积达到5.7。
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关键词
椭圆曲线密码
硬件实现
Secp256k1
标量乘
快速模约简
在线阅读
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职称材料
面向多椭圆曲线的高速标量乘法器设计与实现
被引量：
5
2
作者
于斌
黄海
+2 位作者
刘志伟
赵石磊
那宁
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第12期100-109,共10页
针对现有标量乘法器不能适用于多椭圆曲线且运算开销较大的问题,设计了一种能应用于两类素数域椭圆曲线的高速标量乘法器。首先,在标量乘算法上,对secp256r1曲线的基点采用Comb算法,对普通点采用Shamir算法,对Curve25519曲线使用蒙哥马...
针对现有标量乘法器不能适用于多椭圆曲线且运算开销较大的问题,设计了一种能应用于两类素数域椭圆曲线的高速标量乘法器。首先,在标量乘算法上,对secp256r1曲线的基点采用Comb算法,对普通点采用Shamir算法,对Curve25519曲线使用蒙哥马利阶梯算法;然后,优化了点加和倍点运算的操作步骤,并对点加中Z=1的情况进行简化设计,有效减少计算周期数;最后,采用快速模约简实现模乘,设计了Curve25519的快速模约简算法。整个设计充分考虑复用,在55 nm CMOS工艺下需1022×10^3个等效门,在secp256r1和Curve25519上计算普通点标量乘,运算速度分别为15.3万次/秒和15.8万次/秒,其中secp256r1上的运算速度是现有设计的1.9倍。
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关键词
椭圆曲线密码学
标量乘
快速模约简
硬件实现
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职称材料
高性能Ed25519算法硬件架构设计与实现
被引量：
1
3
作者
于斌
黄海
+2 位作者
刘志伟
赵石磊
那宁
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第7期1821-1827,共7页
针对签名验签速度难以满足特定应用领域需求的问题,该文设计了一种高性能Ed25519算法的硬件实现架构。采用宽度为2 bit的窗口法实现标量乘运算,减少了标量乘所需的总周期数;通过优化点加倍点操作步骤,提高了乘法器的硬件使用率;使用低...
针对签名验签速度难以满足特定应用领域需求的问题,该文设计了一种高性能Ed25519算法的硬件实现架构。采用宽度为2 bit的窗口法实现标量乘运算,减少了标量乘所需的总周期数;通过优化点加倍点操作步骤,提高了乘法器的硬件使用率;使用低计算复杂度的快速模约简实现模乘,提高了整体运算速度。为了使模L运算可复用标量乘中的快速模约简,该文提出一种基于Barrett约简的模L算法。通过优化解压过程中模幂操作过程,精简了步骤并使其可复用模乘。对所提架构做硬件实现,在TSMC的55 nm CMOS工艺下,面积为746×10^(3)等效门,最高频率360 MHz,每秒能够执行公钥生成9.06×10^(4)次、签名8.82×10^(4)次和验签3.99×10^(4)次。
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关键词
椭圆曲线数字签名算法
爱德华兹曲线
硬件实现
标量乘
快速模约简
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职称材料
题名
基于比特重组快速模约简的高面积效率椭圆曲线标量乘法器设计
1
作者
刘志伟
张琦
黄海
杨晓秋
陈冠百
赵石磊
于斌
机构
哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院
出处
《电子与信息学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期344-352,共9页
基金
国家重点研发计划重点专项(2018YFB2202101)
中央引导地方科技发展专项(ZY20B11)
黑龙江省普通高校基本科研业务费专项资金(2019KYYWF0214)。
文摘
针对现有椭圆曲线密码标量乘法器难以兼顾灵活性和面积效率的问题,该文设计了一种基于比特重组快速模约简的高面积效率标量乘法器。首先,根据椭圆曲线标量乘的运算特点,设计了一种可实现乘法和模逆两种运算的硬件复用运算单元以提高硬件资源使用率,并采用Karatsuba-Ofman算法提高计算性能。其次,设计了基于比特重组的快速模约简算法,并实现了支持secp256k1, secp256r1和SCA-256(SM2标准推荐曲线)快速模约简计算的硬件架构。最后,对点加和倍点的模运算操作调度进行了优化,提高乘法与快速模约简的利用率,降低了标量乘计算所需的周期数量。所设计的标量乘法器在55 nm CMOS工艺下需要275 k个等效门,标量乘运算速度为48 309次/s,面积时间积达到5.7。
关键词
椭圆曲线密码
硬件实现
Secp256k1
标量乘
快速模约简
Keywords
Elliptic curve cryptography
Hardware implementation
Secp256k1
Scalar multiplication
Fast modular reduction
分类号
TN918 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
面向多椭圆曲线的高速标量乘法器设计与实现
被引量：
5
2
作者
于斌
黄海
刘志伟
赵石磊
那宁
机构
哈尔滨理工大学软件与微电子学院
出处
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第12期100-109,共10页
基金
黑龙江省自然科学基金资助项目(No.YQ2019F010)
黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划基金资助项目(No.UNPYSCT-2017081)
国家重点研发计划基金资助项目(No.2018YFB2202100)。
文摘
针对现有标量乘法器不能适用于多椭圆曲线且运算开销较大的问题,设计了一种能应用于两类素数域椭圆曲线的高速标量乘法器。首先,在标量乘算法上,对secp256r1曲线的基点采用Comb算法,对普通点采用Shamir算法,对Curve25519曲线使用蒙哥马利阶梯算法;然后,优化了点加和倍点运算的操作步骤,并对点加中Z=1的情况进行简化设计,有效减少计算周期数;最后,采用快速模约简实现模乘,设计了Curve25519的快速模约简算法。整个设计充分考虑复用,在55 nm CMOS工艺下需1022×10^3个等效门,在secp256r1和Curve25519上计算普通点标量乘,运算速度分别为15.3万次/秒和15.8万次/秒,其中secp256r1上的运算速度是现有设计的1.9倍。
关键词
椭圆曲线密码学
标量乘
快速模约简
硬件实现
Keywords
ECC
scalar multiplication
fast modular reduction
hardware implementation
分类号
TN918 [电子电信—通信与信息系统]
TP309 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
高性能Ed25519算法硬件架构设计与实现
被引量：
1
3
作者
于斌
黄海
刘志伟
赵石磊
那宁
机构
哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院
出处
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第7期1821-1827,共7页
基金
黑龙江省自然科学基金(YQ2019F010)
黑龙江省博士后科研启动基金(LBH-Q18065)
中央引导地方科技发展专项(ZY20B11)。
文摘
针对签名验签速度难以满足特定应用领域需求的问题,该文设计了一种高性能Ed25519算法的硬件实现架构。采用宽度为2 bit的窗口法实现标量乘运算,减少了标量乘所需的总周期数;通过优化点加倍点操作步骤,提高了乘法器的硬件使用率;使用低计算复杂度的快速模约简实现模乘,提高了整体运算速度。为了使模L运算可复用标量乘中的快速模约简,该文提出一种基于Barrett约简的模L算法。通过优化解压过程中模幂操作过程,精简了步骤并使其可复用模乘。对所提架构做硬件实现,在TSMC的55 nm CMOS工艺下,面积为746×10^(3)等效门,最高频率360 MHz,每秒能够执行公钥生成9.06×10^(4)次、签名8.82×10^(4)次和验签3.99×10^(4)次。
关键词
椭圆曲线数字签名算法
爱德华兹曲线
硬件实现
标量乘
快速模约简
Keywords
Elliptic Curve Digital Signature Algorithm(ECDSA)
Edwards-curve
Hardware implementation
Scalar multiplication
Fast modular reduction
分类号
TN918 [电子电信—通信与信息系统]
TP309 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于比特重组快速模约简的高面积效率椭圆曲线标量乘法器设计
刘志伟
张琦
黄海
杨晓秋
陈冠百
赵石磊
于斌
《电子与信息学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
面向多椭圆曲线的高速标量乘法器设计与实现
于斌
黄海
刘志伟
赵石磊
那宁
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2020
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
高性能Ed25519算法硬件架构设计与实现
于斌
黄海
刘志伟
赵石磊
那宁
《电子与信息学报》
EI
CSCD
北大核心
2021
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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