基于橢圓曲線密碼體系的RFID硬件加密器研究.pdf

1、RFID技術(shù)被視為21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、國(guó)防等領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展前景。如何在RFID系統(tǒng)特殊條件下，提供安全保護(hù)機(jī)制是關(guān)系到RFID系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一?；诠€密碼體制設(shè)計(jì)的RFID安全機(jī)制可以很好地解決多種安全問題。其中橢圓曲線因其密鑰長(zhǎng)度較短、安全強(qiáng)度更高等優(yōu)勢(shì)更適合RFID系統(tǒng)。針對(duì)RFID系統(tǒng)的應(yīng)用特性，本文設(shè)計(jì)基于FPGA的橢圓曲線密碼處理器。有限域上橢圓曲線算法由基本模運(yùn)算組成，模運(yùn)算極大

2、地影響了加解密的速度。本文重點(diǎn)對(duì)二元域上的模運(yùn)算的FFGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。使用verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)模運(yùn)算(模加、模平方、模乘和模逆)模塊并給出了相應(yīng)的仿真。首先，根據(jù)模平方運(yùn)算的特點(diǎn)，利用多項(xiàng)式基為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種基于固定域的改進(jìn)快速模平方算法。使模平方運(yùn)算在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，比直接調(diào)用模乘運(yùn)算提高了近一半的速度。其次，提出了一種新型數(shù)字串行脈沖陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于此結(jié)構(gòu)的串并混合模乘器，在速度和面積上達(dá)到了最佳匹

3、配。根據(jù)費(fèi)馬定理，將模逆運(yùn)算轉(zhuǎn)化為模乘和模平方運(yùn)算的迭代形式，而不需要專門的模塊，節(jié)約了FPGA的資源。并將基本模運(yùn)算集中設(shè)計(jì)為多功能的運(yùn)算器，使控制電路更加簡(jiǎn)單。標(biāo)量乘運(yùn)算是橢圓曲線密碼系統(tǒng)的核心。首先比較分析了相關(guān)的標(biāo)量乘算法，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的要求，選擇了Montgomery算法并進(jìn)行了改進(jìn)。然后根據(jù)改進(jìn)后Montgomery算法利用基本模運(yùn)算模塊實(shí)現(xiàn)了FPGA上的標(biāo)量乘運(yùn)算模塊。所有運(yùn)算模塊都利用modelsim進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，