素數域橢圓曲線密碼SoC的設計與實現.pdf

1、隨著計算機和電子商務的不斷發(fā)展，信息安全變得日益重要。公鑰密碼系統(tǒng)是信息安全領域的重要分支，橢圓曲線密碼系統(tǒng)作為目前已知的所有公鑰密碼中單比特安全性最高的密碼算法，獲得了廣泛的應用。
　　本文研究了橢圓曲線密碼SoC設計的相關技術，提出了一種適合于橢圓曲線密碼算法的SoC結構。首先介紹了SoC設計的背景和軟硬件協(xié)同設計方法學，并分析了橢圓曲線密碼算法的理論基礎和SM2國密算法。其次分析了素數域橢圓曲線密碼算法的軟件效率，針對軟件算

2、法效率較低的問題，對密碼系統(tǒng)進行了合理的軟硬件劃分，并提出一種適合橢圓曲線密碼算法的SoC架構。根據軟硬件劃分的結果，提出了一種適合于橢圓曲線密碼SoC的硬件加速器設計，并采用ASIC設計方法實現了該ECC硬件加速器。
　　ECC硬件加速器支持素數域上位寬為64倍數的192位、256位到2048位的點乘和素數檢測，并配備了緊耦合的存儲單元?；贖JTC0.11um eFlash單元庫綜合的結果表明，加速器的最大工作頻率可以達到16

3、0MHz，面積約為0.6mm2。在50MHz的頻率下，192-bit非固定點乘運算性能為167次/s，256-bit非固定點乘運算性能為94次/s。實驗結果表明，該加速器的單位面積性能高于其他同類設計。密碼芯片實現了SM2商用密碼標準規(guī)定的6種算法，芯片面積約為4mm2。數字簽名的速度為64.1次/s，驗證簽名的速度為25.6次/s，公鑰加密的速度為35.7次/s，公鑰解密的速度為60.2次/s，密鑰生成的速度為72.7次/s，密鑰交換