素數(shù)域橢圓曲線密碼SoC的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機和電子商務(wù)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(lǐng)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(yīng)用。
　　本文研究了橢圓曲線密碼SoC設(shè)計的相關(guān)技術(shù)，提出了一種適合于橢圓曲線密碼算法的SoC結(jié)構(gòu)。首先介紹了SoC設(shè)計的背景和軟硬件協(xié)同設(shè)計方法學，并分析了橢圓曲線密碼算法的理論基礎(chǔ)和SM2國密算法。其次分析了素數(shù)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(gòu)。根據(jù)軟硬件劃分的結(jié)果，提出了一種適合于橢圓曲線密碼SoC的硬件加速器設(shè)計，并采用ASIC設(shè)計方法實現(xiàn)了該ECC硬件加速器。
　　ECC硬件加速器支持素數(shù)域上位寬為64倍數(shù)的192位、256位到2048位的點乘和素數(shù)檢測，并配備了緊耦合的存儲單元。基于HJTC0.11um eFlash單元庫綜合的結(jié)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(jié)果表明，該加速器的單位面積性能高于其他同類設(shè)計。密碼芯片實現(xiàn)了SM2商用密碼標準規(guī)定的6種算法，芯片面積約為4mm2。數(shù)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