基于橢圓曲線密碼體系的RFID硬件加密器研究.pdf

1、RFID技術被視為21世紀信息技術發(fā)展的新熱點，在我國的經濟、社會、國防等領域具有廣泛的發(fā)展前景。如何在RFID系統(tǒng)特殊條件下，提供安全保護機制是關系到RFID系統(tǒng)廣泛應用的關鍵問題之一。基于公鑰密碼體制設計的RFID安全機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度較短、安全強度更高等優(yōu)勢更適合RFID系統(tǒng)。針對RFID系統(tǒng)的應用特性，本文設計基于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算組成，模運算極大

2、地影響了加解密的速度。本文重點對二元域上的模運算的FFGA實現(xiàn)進行了重點優(yōu)化。使用verilog HDL語言實現(xiàn)了相應模運算(模加、模平方、模乘和模逆)模塊并給出了相應的仿真。首先，根據(jù)模平方運算的特點，利用多項式基為基礎，設計了一種基于固定域的改進快速模平方算法。使模平方運算在一個時鐘周期內完成，比直接調用模乘運算提高了近一半的速度。其次，提出了一種新型數(shù)字串行脈沖陣列結構，設計了基于此結構的串并混合模乘器，在速度和面積上達到了最佳匹

3、配。根據(jù)費馬定理，將模逆運算轉化為模乘和模平方運算的迭代形式，而不需要專門的模塊，節(jié)約了FPGA的資源。并將基本模運算集中設計為多功能的運算器，使控制電路更加簡單。標量乘運算是橢圓曲線密碼系統(tǒng)的核心。首先比較分析了相關的標量乘算法，根據(jù)硬件設計實現(xiàn)的要求，選擇了Montgomery算法并進行了改進。然后根據(jù)改進后Montgomery算法利用基本模運算模塊實現(xiàn)了FPGA上的標量乘運算模塊。所有運算模塊都利用modelsim進行了仿真實驗，