二进制域上椭圆曲线密码ECC的高性能FPGA实现

摘要

近年来,通信领域得到了巨大的发展,网上银行、移动通信等应用增加了资源受限环境下的安全需求.与传统密码算法相比,椭圆曲线密码体制(Elliptic curve cryptography,ECC)提供了更好的安全标准,为优化性能参数提供了更大的空间.为此,文中提出了一种高效的椭圆曲线密码硬件设计方案.该方案在已有研究的基础上,利用投影坐标系LD Montgomery阶梯算法对ECC中最核心的标量乘运算进行了研究,并对群运算层采用并行调度来缩短延迟;对于有限域运算,采用位并行乘法算法和改进的Euclidean求逆算法来实现;基于Xilinx Virtex-5和Virtex-7FPGA器件,在二进制域域长分别为163,233和283时实现了该体系结构.实验结果表明,该方案所需现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)资源消耗更少,运算速度更快,与其他方法相比,硬件资源消耗减少了52.9％,标量乘法运算速度提高了5倍,能更好地适用于资源受限设备的应用.