基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機制研究與FPGA實現(xiàn).pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的嵌入式設(shè)備開始帶有上網(wǎng)功能，因此互聯(lián)網(wǎng)的安全問題可能會在嵌入式設(shè)備中出現(xiàn)。橢圓曲線密碼機制是一種高安全性的公鑰密碼機制，尤其是基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機制，在有限域上有高效的運算法則。所以對基于正規(guī)基的橢圓曲線密碼機制的研究和實現(xiàn)就具有重大的意義。 本文在深入分析基于正規(guī)基的有限域運算和橢圓曲線域運算的基礎(chǔ)上，結(jié)合橢圓曲線數(shù)字簽名算法，提出了一種應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的橢圓曲線數(shù)字簽名方案。該方案中的點乘

2、運算(PM模塊)選擇改進的Montgoment算法，將不關(guān)聯(lián)的模乘運算并行化、相同的運算復(fù)用同一模塊，一方面減少運算時間，另一面減少資源占用。偽隨機數(shù)生成器(RAND_N模塊)采用線性反饋移位寄存器，輸出數(shù)據(jù)的周期為263-1；為了減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時間，將輸出數(shù)據(jù)判斷功能集成到該模塊內(nèi)，并將串行輸出組成191位的并行輸出。橢圓曲線域的點加采用仿射坐標(biāo)下的點加算法，通過復(fù)用有限域的模乘和模逆模塊，將點加，模乘，模逆運算集成到一個模塊(PA_M

3、UL_INV模塊)，有效地減少了資源的消耗。求模模塊(MOD_N模塊)對輸入的數(shù)據(jù)循環(huán)相減得到結(jié)果；該模塊的區(qū)間判斷功能利用比較器來實現(xiàn)。安全散列函數(shù)選用安全性較高的SHA-256算法，完成基本的hash運算功能(SHA模塊)。 在50Mhz時鐘頻率下仿真表明：點乘模塊占用三萬個邏輯資源，運算速度達到462.234Kbit/s；偽隨機數(shù)生成器生成有效數(shù)據(jù)的最小速度是4.38 Mbit/s；點加，模乘，模逆運算速度分別是24.23