可配置有限域运算单元设计技术研究

发布时间：2021-06-17 01:43

　　论文根据当前对ECC密码运算处理的需求,以设计可配置ECC芯片为目标,对支持ECC双有限域任意参数的可配置有限域运算单元展开研究:论文对有限域运算算法,包括有限域加减算法、有限域乘法算法和有限域求逆算法进行研究。从算法的复杂度、运算周期、硬件实现这三个方面,在对目前主要有限域算法进行分析和比较的基础上,论文提出大整数模加减运算的优化硬件实现算法;选择FIOS的Montgomery模乘算法设计有限域乘法运算单元,并对BLWL类型的FIOS算法进行优化,简化算法中间过程的运算以降低关键数据路径延迟:为Montgomery模逆算法设计四个支持不同数域的转换算法,进一步提高求逆运算中数域转换的效率和灵活性。论文对算法的硬件实现方式进行优化设计,提出可配置的硬件电路结构,支持两个不同有限域上运算,并且支持可变长度数据的运算。为提高硬件电路的运算速度和时钟频率,对电路数据路径进行优化设计,包括:设计快速的加法和减法运算单元,降低数据路径延迟;对模乘运算的流水线组织结构进行优化,缩短运算周期。论文完成算法和硬件电路的设计后,对电路进行仿真和测试。在采用Verilog硬件语言完成电路的RTL级代码描述... 

【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

按照算法4.5GF(p)上256比特模逆运算功能仿真波形图(数据输入部分)

图4.13按照算法4.6GF(P)上256比特模逆运算功能仿真波形图(数据输出部分)4.4.2性能分析采用Montgomery模逆算法求有限域逆元，运算周期与具体的输入数据有关。根据本文对模逆运算周期数的研究和实验，对于处理固定长度数据的运算单元，完成一次近似模逆运算的平均周期数为C=1.525n，n为运算数据的二进制表示数长度;对于本文设计的可配置硬件结构，完成一次近似模逆运算需要的平均周期数为c=(l.525n+l)厂。/l飞。由于模逆运算的数域转换过程由模乘单元完成，所以在进行性能分析并与其他设计进行比较时，没有考虑这一部分的硬件资源开销。本文设计以w=32作为运算数据的字长，咖单元中l位的数据路径一次对rl/wl个字的数据进行运算·首先对可配置运算单元与固定数据长度运算单元的电路面积进行比较。叫叫卜L二3222~~~e卜6444~~~盛L二，2aaa··母卜19222一一固定数据长度运算单元元

【参考文献】：
期刊论文
[1]DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DUAL-FIELD MODULAR INVERSION ALGORITHM[J]. Yang Xiaohui Yang Tongjie Dai Zibin Zhang Yongfu (Institute of Electronic Technology, Information Engineering University, Zhengzhou 450004, China).  Journal of Electronics（China）. 2010(04)



本文编号：3234205