一种高速可伸缩的双域Montgomery模乘器架构 被引量：1

1

作者 陈億 杨萱 +1 位作者 曾涵 李伟 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期283-290,共8页

为提高Montgomery模乘在硬件实现上的运算速度并保持较高的性能,提出一种适用于高速椭圆曲线密码处理器的高速可伸缩的双域Montgomery模乘算法及其硬件架构。通过迭代调用Karatsuba乘法,实现最大位宽为576 bit的Montgomery模乘,并利用Mo... 为提高Montgomery模乘在硬件实现上的运算速度并保持较高的性能,提出一种适用于高速椭圆曲线密码处理器的高速可伸缩的双域Montgomery模乘算法及其硬件架构。通过迭代调用Karatsuba乘法,实现最大位宽为576 bit的Montgomery模乘,并利用Montgomery模乘相邻运算部分数据的无关性,通过提前计算部分数据,减少Montgomery模乘运算使用的时钟周期数。基于Karatsuba算法中多次使用大位宽加法运算带来资源消耗大和超长进位链的问题,设计基于双域4-2压缩变换的加法选择电路结构,将一个超大位宽的加法运算拆分成多个小位宽的加法,在一个时钟周期内同时得到所有加法运算的结果,并根据加法的进位输出进行最终输出结果的选择,有效缩短加法进位链的延时。实验结果表明,相比基于ASIC的Montgomery模乘实现方案,Montgomery模乘算法及硬件架构具有更高的灵活性,在65 nm的CMOS工艺下进行逻辑综合,最高时钟频率能够达到459 MHz,面积资源占用为480 254μm2,完成0~145 bit、146~289 bit、290~435 bit和436~576 bit的Montgomery模乘分别仅需要8.72 ns、23.98 ns、58.86 ns和71.94 ns,且具有较低的面积时间积。 展开更多

关键词 montgomery模乘器 Karatsuba乘法 可伸缩 椭圆曲线密码 双域4-2压缩变换

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种改进的Montgomery大数模乘器

2

作者 苏斌 刘宏伟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第5期126-128,共3页

文中针对Montgomery模乘算法进行了分析和改进,采用了一种理想的适合于硬件实现的Montgomery算法。根据此算法提出了一种新的脉动阵列结构,有效降低了芯片的面积,提高了模乘的运算速度。基于CMOS的0.6um工艺下,模乘器VLSI实现共用9k个... 文中针对Montgomery模乘算法进行了分析和改进,采用了一种理想的适合于硬件实现的Montgomery算法。根据此算法提出了一种新的脉动阵列结构,有效降低了芯片的面积,提高了模乘的运算速度。基于CMOS的0.6um工艺下,模乘器VLSI实现共用9k个等效门,最高工作时钟频率可达100MHz,完成1024位Montgomery模乘约需4295个时钟周期。 展开更多

关键词 montgomery算法 模乘器 脉动阵列 专用集成电路

在线阅读 下载PDF 职称材料

Montgomery算法的研究与实现

3

作者 张宪 王喜成 《现代电子技术》 2004年第8期85-86,共2页

分析了 Montgom ery算法 ,指出用改进的预计算 Montgom ery算法实现模幂运算的过程 ,分析并比较了两种实现模乘和模幂乘算法。并分别用 C+ + 和 Modelsim进行仿真 。

关键词 montgomery算法 模幂乘运算 模乘 RSA

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种高性能大数模幂协处理器SEA 被引量：7

4

作者 赵学秘 陆洪毅 +2 位作者 戴葵 童元满 王志英 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期924-929,共6页

大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列... 大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列处理结构,并交替计算平方和乘以掩盖RBHRMMM算法中的相关,同时应用定向技术消除PBME算法中的相关;③基于“先拆分乘法、后将累加压缩”的思想优化关键路径.SEA完成1024b完整大数模幂仅需72738个时钟周期,采用基于标准单元的正向设计流程实现,其面积为4.2×4.2mm2,等效门数为739933.目前,SEA已经在0.18μm1P6MCMOS工艺上流片成功,主频133MHz,峰值功耗为962.26mW,使用SEA后,完成一次1024bRSA签名仅需316.9μs. 展开更多

关键词 模幂协处理器 高基数montgomery算法 脉动阵列 重定向 乘法器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于高基阵列乘法器的高速模乘单元设计与实现 被引量：3

5

作者 胡进 何德彪 陈建华 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第6期1202-1204,1208,共4页

蒙哥马利模乘算法是最适合硬件实现的模乘算法,被应用在RSA密码和ECC密码的协处理器设计中。目前性能最高的是高基蒙哥马利模乘算法,分析了高基蒙哥马利算法的实现,提出了一种新的基于高基阵列乘法器的Montgomery模乘高速硬件实现结构,... 蒙哥马利模乘算法是最适合硬件实现的模乘算法,被应用在RSA密码和ECC密码的协处理器设计中。目前性能最高的是高基蒙哥马利模乘算法,分析了高基蒙哥马利算法的实现,提出了一种新的基于高基阵列乘法器的Montgomery模乘高速硬件实现结构,基于这种结构位长为n的比特模乘仅需要约n/w+6个时钟周期,该结构设计的电路只与最小单元有关,在硬件实现时可以大大提高频率,并提高设计的性能,可以设计高速的RSA和椭圆曲线密码大规模集成电路。 展开更多

关键词 RSA密码 椭圆曲线密码 montgomery算法 模乘 阵列乘法器 可编程门列阵

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于新型脉动阵列的RSA密码处理器 被引量：2

6

作者 刘强 马芳珍 +1 位作者 佟冬 程旭 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期495-500,共6页

应用于RSA密码系统的蒙哥马利模乘法算法,在专用集成电路实现时可以采用脉动阵列结构。长比特(10 2 4位以上)数据的全局信号传输和乘法器的动态分割问题,对于RSA密码处理器的速度提高是非常重要的因素。作者提出一种基于模块的全局信号... 应用于RSA密码系统的蒙哥马利模乘法算法,在专用集成电路实现时可以采用脉动阵列结构。长比特(10 2 4位以上)数据的全局信号传输和乘法器的动态分割问题,对于RSA密码处理器的速度提高是非常重要的因素。作者提出一种基于模块的全局信号广播策略,减少全局信号的影响:通过采用流水化的总线传送全局数据;通过移位寄存器传送控制信号以及用于连续的乘法的中间结果。除了全局时钟之外的信号都被限定在一个模块内部或者相邻的2个模块之间。中国剩余定理(CRT)的采用,将解密速度提高了近4倍,作者提出一种冗余结构,使得在采用CRT时乘法器可以有效的进行动态分割。 展开更多

关键词 RSA密码处理器 蒙哥马利模乘法器 模乘幂运算器 公钥基础设施 超大规模集成电路 脉动阵列 深亚微米技术 中国剩余定理

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速椭圆曲线密码协处理器的设计与实现 被引量：2

7

作者 何德彪 陈建华 胡进 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期90-94,共5页

为提高椭圆曲线密码协处理器的性能,首先提出了一种改进的蒙哥马利模乘算法以及针对该算法的流水线结构,然后对椭圆曲线的点加和点倍计算流程进行优化,充分发挥模乘单元的流水线优势,使得协处理器计算参数为256 b的点乘只需要232 704个... 为提高椭圆曲线密码协处理器的性能,首先提出了一种改进的蒙哥马利模乘算法以及针对该算法的流水线结构,然后对椭圆曲线的点加和点倍计算流程进行优化,充分发挥模乘单元的流水线优势,使得协处理器计算参数为256 b的点乘只需要232 704个时钟周期.实验结果表明:在Cycloe Ⅱ EP2C35芯片上实现协处理器需要21000个基本单元,位长为256 b的点乘的计算性能达到1287次/s. 展开更多

关键词 公钥密码 乘法器 现场可编程门列阵 椭圆曲线密码 蒙哥马利模乘

在线阅读 下载PDF 职称材料

蒙哥马利算法到脉动阵列的规范映射方法 被引量：1

8

作者 刘强 佟冬 程旭 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第34期1-2,17,共3页

蒙哥马利算法是在RSA密码系统中广泛应用的模乘法算法。该文介绍蒙哥马利算法到脉动阵列的映射过程,阐述了从算法到脉动阵列的规范映射方法。阵列的时钟周期长度大致是两个单位全加器延迟,n位模乘法的计算延迟是2n+2个时钟周期。模块化... 蒙哥马利算法是在RSA密码系统中广泛应用的模乘法算法。该文介绍蒙哥马利算法到脉动阵列的映射过程,阐述了从算法到脉动阵列的规范映射方法。阵列的时钟周期长度大致是两个单位全加器延迟,n位模乘法的计算延迟是2n+2个时钟周期。模块化、规则化、通信局部化等特征,使得脉动阵列特别适合采用深亚微米VLSI技术实现,并获得很高的工作频率,从而提高处理速度。 展开更多

关键词 蒙哥马利算法 脉动阵列 模乘法器 RSA 公开密钥密码系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

一款高吞吐率RSA密码处理器的设计(英文)

9

作者 刘强 马芳珍 +1 位作者 佟冬 程旭 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期754-763,共10页

介绍了采用蒙哥马利模乘法算法和指数的从右到左的二进制方法,并根据大整数模乘法运算和VLSI实现的要求进行改进的RSA处理器,在提供高速RSA处理能力的同时,可抵抗某些定时分析攻击和功耗分析攻击。该RSA处理器在其模乘法器中使用了CSA(... 介绍了采用蒙哥马利模乘法算法和指数的从右到左的二进制方法,并根据大整数模乘法运算和VLSI实现的要求进行改进的RSA处理器,在提供高速RSA处理能力的同时,可抵抗某些定时分析攻击和功耗分析攻击。该RSA处理器在其模乘法器中使用了CSA(进位保留加法器)结构以避免长进位链,并采用一种新型(4∶2)压缩器结构以减少面积和延迟。提出了信号多重备份的方法,解决信号广播带来的大的负载和线长问题。数据通路的设计采用一种基于多选器的动态重构方法,其模乘法器可以执行一个1024位的模乘幂运算,也可以并行执行2个512位的模乘幂运算,从而支持基于中国剩余定理的加速策略。 展开更多

关键词 RSA密码处理器 蒙哥马利模乘法器 模乘幂器 公钥基础设施 超大规模集成电路 进位保留加法器结构 信号广播 中国剩余定理

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的蒙哥马利算法及其模乘法器实现 被引量：4

10

作者 蒋晓娜 段成华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期209-211,共3页

模乘运算的速度决定了公钥加密系统和众多通信系统的系统性能。通过分析Walter等学者对蒙哥马利算法的研究成果,得到运算精简基2-MMM算法,实现基于运算精简算法的线性脉动阵列模乘法器。在验证改进算法正确性后,对模乘法器进行功能仿真... 模乘运算的速度决定了公钥加密系统和众多通信系统的系统性能。通过分析Walter等学者对蒙哥马利算法的研究成果,得到运算精简基2-MMM算法,实现基于运算精简算法的线性脉动阵列模乘法器。在验证改进算法正确性后,对模乘法器进行功能仿真和综合。用TSMC 0.18μm标准单元库综合,可以工作在200 MHz时钟下,等效单元为42 k门,完成1 024 bit模乘法运算需15 370 ns。 展开更多

关键词 蒙哥马利模乘 线形脉动阵列 公钥方案

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向多曲线的通用高性能ECC处理器设计 被引量：1

11

作者 刘志伟 刘雷波 +4 位作者 黄海 张琦 于斌 赵石磊 崔健博 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1562-1571,共10页

该文针对广泛应用的TLS1.3协议,提出了一种高性能的椭圆曲线密码处理器.该处理器支持TLS1.3协议中定义的两类素数域椭圆曲线的通用模数.通过对高基蒙哥马利算法的改进,提出了一种支持521 bit及以下位宽的模乘运算单元,并提出了一种双模... 该文针对广泛应用的TLS1.3协议,提出了一种高性能的椭圆曲线密码处理器.该处理器支持TLS1.3协议中定义的两类素数域椭圆曲线的通用模数.通过对高基蒙哥马利算法的改进,提出了一种支持521 bit及以下位宽的模乘运算单元,并提出了一种双模乘单元并行结构的标量乘法器.基于该结构在两类椭圆曲线下设计了雅阁比坐标系下并行的点运算时序排布,使模乘单元的利用率在不同点运算情况下达到100%,95.4%和86.5%.与现有设计相比,本文中标量乘法运算消耗的周期更少,运算单元利用率更高,在相似的时间面积乘积前提下,具有更强的通用性和可配置性的优势.在TSMC 55 nm CMOS工艺下达到454 MHz的时钟频率,等效逻辑门数851k,Secp256r1曲线的标量乘运算速度为31230 times/s. 展开更多

关键词 椭圆曲线密码 多曲线 通用模数模乘 蒙哥马利模乘 安全传输层协议

在线阅读 下载PDF 职称材料

基为4的可扩展模乘运算器设计

12

作者 麻永新 曾晓洋 +1 位作者 顾叶华 孙承绶 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第12期110-113,共4页

基于基为4的Montgomery模乘算法和改进的流水线组织结构,文章提出了一种结构优化的可扩展模乘运算器结构。设计中采用了按字运算的模乘算法,使本设计具有很好的可扩展性,它可以完成任意位数的模乘运算。同时,因为模乘运算器的运算数据... 基于基为4的Montgomery模乘算法和改进的流水线组织结构,文章提出了一种结构优化的可扩展模乘运算器结构。设计中采用了按字运算的模乘算法,使本设计具有很好的可扩展性,它可以完成任意位数的模乘运算。同时,因为模乘运算器的运算数据通路采用多级处理单元的流水线结构,所以设计时可以很方便进行配置,以达到模乘运算器硬件成本和运算性能的折衷。分析结果显示,文章提出的模乘运算器结构具有很高的效率和很好的可扩展性。 展开更多

关键词 montgomery模乘算法 可扩展模乘器 模乘运算 高基

在线阅读 下载PDF 职称材料