基于Montgomery模乘的RSA加密处理器 被引量：6

1

作者 薛念 潘赟 +1 位作者 张宇弘 严晓浪 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第13期125-127,共3页

提出一种基4的Montgomery模乘算法及优化的硬件结构,将传统基2模乘运算迭代次数减少近一半。在该模乘模块基础上设计高速RSA加密处理器,采用进位保留形式的全并行模幂运算流程,避免长进位链和中间结果转换的问题。结果表明,该设计同时适... 提出一种基4的Montgomery模乘算法及优化的硬件结构,将传统基2模乘运算迭代次数减少近一半。在该模乘模块基础上设计高速RSA加密处理器,采用进位保留形式的全并行模幂运算流程,避免长进位链和中间结果转换的问题。结果表明,该设计同时适应FPGA和ASIC实现,完成一次标准1 024位RSA加密运算仅需9 836个周期,加密速率提高50%以上。 展开更多

关键词 RSA加密 模乘 模幂 蒙哥马利 进位保留加法器

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分割式Montgomery模乘运算的线性高基心动阵列新结构 被引量：1

2

作者 王冕 周玉洁 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2006年第1期184-187,共4页

本文基于提高并行性、加速模乘的思想，利用分割操作数的方法，提出了分割式Montgomery模乘算法（PMMM），并且基于C．D.Walter发明的心动阵列结构，提出了新的线性高基心动阵列模乘结构，较好地实现了PMMM。对于基r（r=2^w）的n位模乘... 本文基于提高并行性、加速模乘的思想，利用分割操作数的方法，提出了分割式Montgomery模乘算法（PMMM），并且基于C．D.Walter发明的心动阵列结构，提出了新的线性高基心动阵列模乘结构，较好地实现了PMMM。对于基r（r=2^w）的n位模乘运算，Walter使用（n＋1）（n＋2）个PF来实现Montgomery模乘，我们用n＋2个PE实现Montgomery模乘，最大并行性为Walter的2倍。将此结构应用于模幂运算，仅需一次预计算便可使得非平方模乘的输入输出延迟为walter中的1/2，且平方模乘延迟与其相当，从而提高了模幂的运算速度。当然，考虑到对速度和硬件资源的不同需求，我们也给出了使用n/2＋1个PE来计算模乘、模幂的实现算法，并做出了相应的数据分析。 展开更多

关键词 心动阵列 montgomery模乘运算 模幂运算 montgomery模乘算法 模乘运算 阵列结构 分割式 线性 WALTER WALTER

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一种高性能大数模幂协处理器SEA 被引量：7

3

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

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一款RSA模乘幂运算器的设计与实现 被引量：11

4

作者 刘强 佟冬 程旭 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期923-927,共5页

　通讯技术的高速发展需要更高性能的密码处理设备.本文介绍的RSA模乘幂运算器,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,提供高速RSA模乘幂运算能力.该RSA运算器在其模乘... 　通讯技术的高速发展需要更高性能的密码处理设备.本文介绍的RSA模乘幂运算器,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,提供高速RSA模乘幂运算能力.该RSA运算器在其模乘法器中使用了进位保留加法器结构以避免长进位链.我们提出了信号多重备份的方法,解决大整数运算结构中关键信号广播带来的负载问题. 展开更多

关键词 蒙哥马利算法 模乘法 模乘幂 RSA 公开密钥密码系统

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RSA算法在TMS320C62x中的高速实现 被引量：5

5

作者 孙宏 杨义先 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第11期11-12,18,共3页

根据TITMS320C62xDSP的结构和指令执行周期的特点,该文提出了一种优化的Montgomery模乘算法犤2犦,该算法适于TMS320C62xDSP,节省内存空间,大大提高了运算速度。模长为1024bit的一次RSA签名所用时间仅为12.1ms,一次签名验证时间仅为1.5ms... 根据TITMS320C62xDSP的结构和指令执行周期的特点,该文提出了一种优化的Montgomery模乘算法犤2犦,该算法适于TMS320C62xDSP,节省内存空间,大大提高了运算速度。模长为1024bit的一次RSA签名所用时间仅为12.1ms,一次签名验证时间仅为1.5ms,性能十分优越。 展开更多

关键词 RSA 模指数运算 montgomery 模乘算法

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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

6

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

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大数模幂乘运算的VLSI实现 被引量：5

7

作者 陈弘毅 盖伟新 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期8-17,共10页

信息加密、数字签名、身份验证等等是信息安全领域的重要内容，只有公钥密码体制才能很好地解决这些问题．大数模幂乘运算是许多公钥密码体制的核心运算，也是运算效率提高的瓶颈．基于Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ模乘变换，构造了一种新型的... 信息加密、数字签名、身份验证等等是信息安全领域的重要内容，只有公钥密码体制才能很好地解决这些问题．大数模幂乘运算是许多公钥密码体制的核心运算，也是运算效率提高的瓶颈．基于Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ模乘变换，构造了一种新型的脉动阵列架构模乘运算器．结合简单二进制幂运算算法，采用０８μｍＣＭＯＳ工艺，成功地设计并制造了２５６ｂｉｔ模幂乘运算器ＴＨＭ２５６，电路规模为１８６７７门，芯片面积为１７６３ｍｍ２．芯片能工作在９０ＭＨｚ以上，功耗低于１５Ｗ．数据模幂乘运算速度能达到１１７ｋｂｐｓ． 展开更多

关键词 RSA 公钥密码体制 模幂乘运算 VLSI

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基于新型脉动阵列的RSA密码处理器 被引量：2

8

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

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一种长整数模乘幂的改进算法与实现 被引量：2

9

作者 谢元斌 史江一 郝跃 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期129-134,179,共7页

RSA密码系统性能受到长整数模乘和模幂运算速度的制约.为了提高模乘幂运算器的速度,采用两级进位保留加法器(CSA)结构改进了蒙哥马利模乘算法.通过插入寄存器缩短了电路的关键路径,保证了CSA操作数的同时性,显著提升了模乘运算器速度.另... RSA密码系统性能受到长整数模乘和模幂运算速度的制约.为了提高模乘幂运算器的速度,采用两级进位保留加法器(CSA)结构改进了蒙哥马利模乘算法.通过插入寄存器缩短了电路的关键路径,保证了CSA操作数的同时性,显著提升了模乘运算器速度.另外,通过调整从左到右的二进制模幂运算的模乘运算次序,避免了大部分模乘运算结束后的结果格式转换,大大节省了转换时间.将采用本方法实现的1024位模幂运算器与近年最具代表性的从左到右二进制模幂运算器相比较的结果表明,Xilinx的FPGA综合实现时,吞吐率提高了36%,面积减少了18%;ASIC综合后,吞吐率提高了75%,面积减少了33%. 展开更多

关键词 蒙哥马利模乘算法 模幂算法 RSA密码系统 硬件结构设计

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RSA高速模乘单元的设计 被引量：1

10

作者 李涛 张盛兵 李瑛 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第26期48-50,共3页

论文分析了Montgomery算法,利用迭代加法之间的并行性提出了一种流水并行工作的硬件模乘结构。该结构具有时钟频率高,模幂运算时间短的优点,适合于RSA的模幂运算,可以极大提高RSA加密运算的效率,同时其体系结构适合于高阶Montgomery算... 论文分析了Montgomery算法,利用迭代加法之间的并行性提出了一种流水并行工作的硬件模乘结构。该结构具有时钟频率高,模幂运算时间短的优点,适合于RSA的模幂运算,可以极大提高RSA加密运算的效率,同时其体系结构适合于高阶Montgomery算法的实现。FPGA实现的结果表明,512位的高速模乘单元工作频率74.27MHZ;1024位的高速模乘单元工作频率73.94MHZ。模乘单元的面积与位宽成正比,而工作频率基本不变。基于此结构,512位的RSA运算时间为1.78ms,1024位的RSA运算时间为7.08ms。 展开更多

关键词 模乘运算 RSA 进位保留加法器 流水链 WALLACE树

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部分并行的蒙哥马利模乘法器实现研究

11

作者 刘强 佟冬 程旭 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1537-1541,共5页

通讯技术的高速发展需要更高性能的密码处理设备.本文系统的研究了利用部分并行的脉动阵列结构实现模乘法器的问题,在分析了各类结构的性能结果的基础上,找到性能最高的和性能-代价比最高的结构配置.结果表明,如果以关键路径延迟×... 通讯技术的高速发展需要更高性能的密码处理设备.本文系统的研究了利用部分并行的脉动阵列结构实现模乘法器的问题,在分析了各类结构的性能结果的基础上,找到性能最高的和性能-代价比最高的结构配置.结果表明,如果以关键路径延迟×单元面积作为时间-面积代价指标,那么每个运算单元处理一位数据的设计,在0.18μm工艺和0.25μm工艺条件下,具有最高的运算性能,同时也是性价比最高的设计之一. 展开更多

关键词 蒙哥马利算法 模乘法 模乘幂 RSA 公开密钥加密 脉动阵列

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改进的蒙哥马利算法及其模乘法器实现 被引量：4

12

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

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基于流水线技术的并行模幂算法硬件实现 被引量：2

13

作者 黄世伟 王云峰 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第7期16-20,25,共6页

针对R-L模幂算法并行硬件实现成本高的问题,提出一种流水线形式的模幂运算结构。采用流水线技术对模幂算法中Montgomery模乘运算进行硬件设计,并由此构建模幂运算结构,实现并行模幂运算,降低硬件成本。同时对模幂算法中预处理和后处理... 针对R-L模幂算法并行硬件实现成本高的问题,提出一种流水线形式的模幂运算结构。采用流水线技术对模幂算法中Montgomery模乘运算进行硬件设计,并由此构建模幂运算结构,实现并行模幂运算,降低硬件成本。同时对模幂算法中预处理和后处理步骤进行优化,以减少迭代次数。Virtex-2系列现场可编程门阵列原型的实现结果表明,在保证并行模幂运算速度的前提下,该结构的硬件实现成本近似为传统并行结构的1/2,且数据吞吐率更高,可达14 Mb/s。 展开更多

关键词 蒙哥马利算法 模乘 模幂 RSA公钥密码体制 流水线技术 现场可编程门阵列原型

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RSA算法在FPGA上的实现 被引量：1

14

作者 张淑芬 郝福珍 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第13期2962-2965,共4页

为解决提高RSA算法的加密速度保证加密的安全性,提出了在FPGA上实现RSA算法。通过分析RSA算法将该算法分解成模乘运算,模乘的求解采用改进的蒙哥马利算法实现,并通过脉动阵列的方式消除蒙哥马利算法中的长整数进位,有效降低了延迟提高... 为解决提高RSA算法的加密速度保证加密的安全性,提出了在FPGA上实现RSA算法。通过分析RSA算法将该算法分解成模乘运算,模乘的求解采用改进的蒙哥马利算法实现,并通过脉动阵列的方式消除蒙哥马利算法中的长整数进位,有效降低了延迟提高加密速度。同时为了降低FPGA的资源占用,RSA算法采用流水线方式实现脉动阵列,并通过软硬件的协同合作完成算法中素数的判定生成算法参数。在FPGA上下载验证1024位的RSA算法,实验结果表明,采用上述方式实现的RSA算法能占用较少的资源并达到较快的加密速度。 展开更多

关键词 RSA 蒙哥马利算法 脉动阵列 MILLER-RABIN 模乘

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