一种基于FPGA的SM9快速实现方法

发布时间：2021-09-12 10:10

　　为了提升SM9密码算法的运算性能,采用了基于固定基的快速模幂算法,用于SM9密码算法的快速实现,并在基于Xilinx Kintex-7系列的FPGA平台上对算法进行了测试和验证,并给出实验数据。实验结果表明,将此算法应用到SM9签名过程中,可以将SM9签名的性能提升2.3倍,有利于SM9密码算法的大规模推广使用。 

【文章来源】：山东大学学报(理学版). 2020,55(09)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

改进的SM9签名算法实现

G1点乘结果仿真

如图1所示,SM9算法实现的总体架构从逻辑上分为4层[16]:最底层是有限域Fq的数学运算,包含模乘、模加、模减和模逆模块;第二层分为3个部分,首先是G1中的椭圆曲线点加、倍点和点乘运算,其次是G2中的椭圆曲线点加、倍点和点乘运算,最后是GT中元素的模乘和模幂运算;第三层为双线对的运算,通过Miller算法来计算双线性对[17];第四层为协议层,通过前3层的运算来实现SM9的签名、验签等功能。双线性对计算非常复杂,是SM9密码算法的关键步骤,其计算效率关系着整个SM9密码算法的效率,Miller 算法[18]是计算双线性对的有效算法。文献[19-20]通过构造具有特殊结构的椭圆曲线,减少 Miller 算法中的循环次数与扩域中的运算次数,优化幂乘运算等方法来优化双线性对计算。已经存在双线性对的一些优化实现方法[21-22]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网中标识密码应用研究[J]. 周传玉,王吉伟,李明.  信息安全研究. 2017(11)
[2]超椭圆曲线上Weil对的变种与计算[J]. 卢宇,汪学明.  计算机工程与设计. 2017(05)
[3]SM9及其PKI在电子政务邮件系统中的应用[J]. 闻庆峰,杨文捷,张永强.  计算机应用与软件. 2017(04)
[4]SM9标识密码算法综述[J]. 袁峰,程朝辉.  信息安全研究. 2016(11)
[5]高效的R-ate对的参数构造方法[J]. 李彬,王新梅.  通信学报. 2010(01)
[6]双线性对有效计算研究进展[J]. 赵昌安,张方国.  软件学报. 2009(11)

硕士论文
[1]高性能双线性对密码算法与VLSI实现研究[D]. 李阳.复旦大学 2013



本文编号：3394040