非对称算法空间可重组逻辑研究与SoC设计
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摘要
目前主要研究和应用的公开密钥(PKI)系统的密码算法有两种：RSA算法和ECC算法，前者基于大整数因子分解难题，后者基于椭圆曲线上离散对数计算难题。绝大部分公开密钥系统中进行加解密和数字签名使用的是RSA算法，随着RSA所要求的密钥比特长度的不断增长，效率成为一个最大的瓶颈，尤其是对于越来越要求进行大量的安全交易的应用场合如电子商务等场合更是如此。ECC应用于公钥密码算法与RSA相比的主要优点是：更快的加解密速度、更大的带宽节省、更高的存储效率，160位ECC密码体制的加密强度已相当于1024位RSA密码体制加密强度。而可以预见的是RSA和ECC必将在相当长一段时间内共存，因此研究一种同时支持实现两者的加密算法的芯片的协处理器，这样应用于加密系统中，可以实现两种算法互相配合，交替使用，无疑对提高信息安全有着很大的意义和应用前景。
可重组理论思想是通过改变可重组电路内部可控节点的值从而的改变可重组电路结构实现不同的电路功能的可重组运算，并且由可控节点设置指令可见的指令流，组成算法配置文件，通过软硬件的协同工作，用有限的电路规模实现尽可能的多种算法。本文运用可重组理论，通过RSA、ECC算法在以Montmoney模乘为核心操作粒度上的可重组分析，依据RSA和ECC算法基本操作的连集、并集和共集等关系，设置可控节点，设计了一种基于Montmoney算法的双域密码可重组电路(协处理器)，该重组电路核心部分双域模乘器电路由加法器构成，并且采用用8级流水实现模乘，用一种电路实现了RSA和ECC算法。本文的设计是利用可重组理论进行重组电路设计的一次初步的实践，对硬件的实现和软件指令的配置等做了描述。
本文中设计采用Verilog语言输入，并且在Modelsim环境下通过RTL逻辑功能仿真。
At present the main research and the application public key (PKI) the system crypto-algorithm has two kinds: The RSA algorithm and the ECC algorithm, former based on the great divisor of integers decomposition difficult problem, latter is separated the logarithmic computation difficult problem based on the elliptic curve in. In the major part public key system carries on adds the decipher and the digital signature use is the RSA algorithm. The key length unceasing growth requests which along with RSA, the efficiency becomes a biggest bottleneck, regarding more and more requests to carry on massive security transaction situations and so on application situation like electronic commerce is in particular so. ECC applies the main merit which compares in the public key crypto-algorithm and RSA is: The quicker Canadian decipher speed, a greater band width saves, the higher memory efficiency, 160 bits ECC password system encryption intensity has been equal to 1024 bits RSA password system encryption intensity. But may foresee is RSA and ECC will certainly to coexist in quite long period of time, therefore studies one kind simultaneously to support realizes both encryption algorithm chip association processor, like this applies in the cryptographic system, may realize two algorithms to coordinate mutually, uses in turn, without doubt to enhances the information security to have the very big significance and the application prospect.
The Reconfigurable theory thought is may reorganize the electric circuit interior controllable node through the change thus value the change to be possible to reorganize the electric circuit structure realization different electric circuit function to be possible to reorganize the operation, and by the controllable node establishment instruction obvious instruction class, is composed the algorithm configuration files, through the software and hardware joint operation, realizes as far as possible many kinds of algorithms with the limited electric circuit scale. This article utilizes may reorganize the theory, through RSA, the ECC algorithm in while may reorganize the analysis take the Montmoney mold as the core operation granularity in, rests on RSA and the ECC algorithm elementary operation eo company collection, the sum aggregate and altogether relations and so on collection, the establishment controllable node, designed one kind to be possible to reorganize the electric circuit based on the Montmoney algorithm double territory password (to cooperate processor), this
可重组理论思想是通过改变可重组电路内部可控节点的值从而的改变可重组电路结构实现不同的电路功能的可重组运算，并且由可控节点设置指令可见的指令流，组成算法配置文件，通过软硬件的协同工作，用有限的电路规模实现尽可能的多种算法。本文运用可重组理论，通过RSA、ECC算法在以Montmoney模乘为核心操作粒度上的可重组分析，依据RSA和ECC算法基本操作的连集、并集和共集等关系，设置可控节点，设计了一种基于Montmoney算法的双域密码可重组电路(协处理器)，该重组电路核心部分双域模乘器电路由加法器构成，并且采用用8级流水实现模乘，用一种电路实现了RSA和ECC算法。本文的设计是利用可重组理论进行重组电路设计的一次初步的实践，对硬件的实现和软件指令的配置等做了描述。
本文中设计采用Verilog语言输入，并且在Modelsim环境下通过RTL逻辑功能仿真。
At present the main research and the application public key (PKI) the system crypto-algorithm has two kinds: The RSA algorithm and the ECC algorithm, former based on the great divisor of integers decomposition difficult problem, latter is separated the logarithmic computation difficult problem based on the elliptic curve in. In the major part public key system carries on adds the decipher and the digital signature use is the RSA algorithm. The key length unceasing growth requests which along with RSA, the efficiency becomes a biggest bottleneck, regarding more and more requests to carry on massive security transaction situations and so on application situation like electronic commerce is in particular so. ECC applies the main merit which compares in the public key crypto-algorithm and RSA is: The quicker Canadian decipher speed, a greater band width saves, the higher memory efficiency, 160 bits ECC password system encryption intensity has been equal to 1024 bits RSA password system encryption intensity. But may foresee is RSA and ECC will certainly to coexist in quite long period of time, therefore studies one kind simultaneously to support realizes both encryption algorithm chip association processor, like this applies in the cryptographic system, may realize two algorithms to coordinate mutually, uses in turn, without doubt to enhances the information security to have the very big significance and the application prospect.
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引文
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