基于二进制域ECC密码算法的研究与硬件实现

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自1985年Miller与Koblitz提出椭圆曲线体制(ECC)的理论后，基于椭圆曲线离散对数难解这一特点，ECC在公钥加密上被广泛认为具有更广阔的前景与相比RSA更大的优势。20多年来，ECC密码体制仍是已知的在同等密钥长度下，带宽要求最低，存储空间要求最小，并且具有最高的运算速度与安全性的公钥密码体制。本文主要以ECC密码体制在硬件上的高速实现为目标，在各个运算层面对几种适用算法进行比较分析，以及对选取的算法从硬件实现角度进行进一步的优化努力。本文对二进制域运算层的关键操作——二进制域的模乘进行了重点的算法分析与比较。最终本文采用了基于KOA方法、并行运算以及加入流水线设计的改进型二进制域乘法器，并由此给整个设计带来总面积减小27％，以及总速度提升18％的收益。在ECC椭圆曲线运算层，本设计在LD投影坐标下应用Montgomery点乘法，从而有效减少了执行单次点乘运算的总时间，而且使得该设计能够非常好地抵御旁道攻击。本课题设计方案采用自顶向下的数字集成电路设计方法与流程。所有硬件模块采用Verilog硬件描述语言设计实现，并最终通过了FPGA开发软件的验证。

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作者
支铭杰;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科软件工程(集成电路设计)
授予学位硕士
导师姓名郭炜;
年度 2007
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类密码的加密与解密;数字集成电路、逻辑集成电路;
关键词
二进制域; 椭圆曲线体制密码; 公钥加密; KOA; Montgomery点乘法; 数字集成电路;

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专利

1. ECC密码算法的低功耗硬件实现研究 [J] . 武玉华 ,路而红 ,李艳俊 . 计算机测量与控制 . 2010,第010期
2. 二进制域上椭圆曲线密码ECC的高性能FPGA实现 [J] . 尤文珠 ,葛海波 . 计算机科学 . 2020,第008期
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