低功耗RSA加密電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、便攜式數(shù)字移動(dòng)終端、移動(dòng)支付等服務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下蓬勃發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備的安全性和保密性也越來越受到重視。RSA密碼算法是目前應(yīng)用最廣泛的公鑰密碼算法，為了將RSA加密技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)通信設(shè)備領(lǐng)域，本文從提高算法吞吐率和降低算法電路功耗兩個(gè)方面，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種高能效的RSA加密算法電路。
　　RSA的核心算法是大數(shù)模乘運(yùn)算，蒙哥馬利(Montgomery)模乘算法基于加法和移位操作實(shí)現(xiàn)模乘運(yùn)算，有效避免了求模計(jì)算中最耗時(shí)的試除運(yùn)算

2、，被認(rèn)為是目前最高效的模乘算法。本文在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對Montgomery模乘算法進(jìn)行了低功耗的優(yōu)化，優(yōu)化后的算法通過降低算法電路中進(jìn)位保留加法器的級數(shù)，減少了核心數(shù)據(jù)通路所占用的資源，同時(shí)采用無效循環(huán)過濾的方法消除了算法中無效的累加循環(huán)，有效提高了算法的吞吐率并降低了算法電路的功耗。在電路實(shí)現(xiàn)方面，本文通過信號合并、資源復(fù)用以及時(shí)鐘門控技術(shù)等方法對電路進(jìn)行了低功耗優(yōu)化，有效降低了電路功耗。最后，本文基于對電路延時(shí)模

3、型與電路功耗模型的分析，探索了一種充分利用電路延時(shí)冗余，通過工作電壓的調(diào)整降低電路功耗的方法。
　　本文基于優(yōu)化后的Montgomery模乘算法實(shí)現(xiàn)了RSA加密電路的設(shè)計(jì)，完成了電路的功能仿真和功耗仿真。功能仿真在輸入激勵(lì)為隨機(jī)密鑰和隨機(jī)明文時(shí)共進(jìn)行200萬次RSA加密運(yùn)算，仿真結(jié)果顯示電路的功能正確;基于標(biāo)準(zhǔn)單元庫的功耗仿真結(jié)果表明，在工作頻率為25MHz時(shí)電路的加密吞吐率為13.6kbps，功耗吞吐率比為0.53mW/kbps