基于FPGA的AOP型高速橢圓曲線數(shù)字簽名設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全愈來愈被人們重視，使得人們對密碼學(xué)的研究愈來愈豐富和深入。在眾多密碼研究內(nèi)容中，基于橢圓曲線的密碼協(xié)議ECC成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，特別是橢圓曲線密碼協(xié)議中的數(shù)字簽名ECDSA應(yīng)用在很多領(lǐng)域，因此對于ECDSA的研究具有很重要的意義。本課題是在江南計(jì)算技術(shù)研究所的項(xiàng)目基礎(chǔ)之上，在二元域具有AOP約減式的位寬下進(jìn)行高速ECDSA硬件設(shè)計(jì)，并通過FPGA原型驗(yàn)證。
　　本文首先概述了實(shí)現(xiàn)該數(shù)

2、字簽名系統(tǒng)所依托的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并分析了該系統(tǒng)中各個部分的實(shí)現(xiàn)算法，選取最優(yōu)的算法組合。選取二元域AOP型約減式位寬，充分利用其實(shí)現(xiàn)模約減和模平方時零資源消耗的特點(diǎn)，提升該系統(tǒng)的計(jì)算速度并減少資源消耗。隨后根據(jù)算法方案對該系統(tǒng)在GF(2226)進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，對系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分、各模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并編寫RTL代碼。其中模乘子模塊采用數(shù)字串行方式流水執(zhí)行，數(shù)字串行度w=57，相比非流水執(zhí)行方式，該模乘模塊計(jì)算速度提升了一倍，并且能運(yùn)行于更高時鐘頻

3、率，從而提升整個系統(tǒng)的計(jì)算速度。該高速數(shù)字簽名系統(tǒng)具有較快的計(jì)算速度，可以用于一些需要實(shí)時處理的網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域如無線傳感網(wǎng)絡(luò)和RFID等，具有很好的應(yīng)用前景。通過Modelsim工具進(jìn)行功能仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明課題設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能指標(biāo)，通過FPGA板級驗(yàn)證，該系統(tǒng)時鐘頻率達(dá)到205MHz，1s時間可以完成15388次數(shù)字簽名計(jì)算，達(dá)到了預(yù)期的性能指標(biāo)。點(diǎn)乘模塊通過ASIC實(shí)現(xiàn)，用DC工具在TSMC90nm工藝庫下進(jìn)行綜合，結(jié)果表明該模塊可