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计算机应用技术专业优秀论文 可扩展的RSA公钥密码协处理器研究与设计 关键词：公钥密码 协处理器 可扩展混合算法 摘要：RSA算法是目前应用最广泛的公钥密码，其核心运算是基于大数模乘的模幂运算，它所能提供的安全强度是由密钥长度决定的。随着攻击技术的不断进步，为了保护系统不受到攻击，必须选用更长的密钥。当所选密钥长度超过模乘器位宽时，就需要重新设计原有的芯片。本文基于可扩展模乘算法的研究，进行了密钥可扩展RSA密码芯片的设计。 本文提出了基于字运算的可扩展JB算法与改进的混合模乘算法，在此基础上结合可扩展Momgomery算法提出了可扩展混合模乘算法。可扩展混合算法采用分割操作数的方法，让可扩展JB算法与可扩展Momgomery算法并行完成模乘运算，因乘数链被分割成两半并行扫描，从而在理论上使模乘运算速度成倍地提高。基于引入可变参数的可扩展混合模乘算法，本文设计出了在资源允许的情况下，可支持任意密钥长度的可扩展RSA模幂电路，使RSA公钥密码芯片能满足任意安全等级需求。 基于Altera公司的Stratix Ⅱ EP2S30F672C3 FPGA器件，本文实现并验证了可扩展至2048位的可扩展RSA模幂电路，在112.69MHz的时钟频率下， 512/1024/2048三种运算模式最高运算速度分别达到337.7Kbit/s、 189.3Kbit/s和52.3Kbit/s，电路共占用18,710个自适应查找表和6,380比特存储资源。 正文内容 RSA算法是目前应用最广泛的公钥密码，其核心运算是基于大数模乘的模幂运算，它所能提供的安全强度是由密钥长度决定的。随着攻击技术的不断进步，为了保护系统不受到攻击，必须选用更长的密钥。当所选密钥长度超过模乘器位宽时，就需要重新设计原有的芯片。本文基于可扩展模乘算法的研究，进行了密钥可扩展RSA密码芯片的设计。 本文提出了基于字运算的可扩展JB算法与改进的混合模乘算法，在此基础上结合可扩展Momgomery算法提出了可扩展混合模乘算法。可扩展混合算法采用分割操作数的方法，让可扩展JB算法与可扩展Momgomery算法并行完成模乘运算，因乘数链被分割成两半并行扫描，从而在理论上使模乘运算速度成倍地提高。基于引入可变参数的可扩展混合模乘算法，本文设计出了在资源允许的情况下，可支持任意密钥长度的可扩展RSA模幂电路，使RSA公钥密码芯片能满足任意安全等级需求。 基于Altera公司的Stratix Ⅱ EP2S30F672C3 FPGA器件，本文实现并验证了可扩展至2048位的可扩展RSA模幂电路，在112.69MHz的时钟频率下， 512/1024/2048三种运算模式最高运算速度分别达到337.7Kbit/s、 189.3Kbit/s和52.3Kbit/s，电路共占用18,710个自适应查找表和6,380比特存储资源。 RSA算法是目前应用最广泛的公钥密码，其核心运算是基于大数模乘的模幂运算，它所能提供的安全强度是由密钥长度决定的。随着攻击技术的不断进步，为了保护系统不受到攻击，必须选用更长的密钥。当所选密钥长度超过模乘器位宽时，就需要重新设计原有的芯片。本文基于可扩展模乘算法的研究，进行了密钥可扩展RSA密码芯片的设计。 本文提出了基于字运算的可扩展JB算法与改进的混合模乘算法，在此基础上结合可扩展Momgomery算法提出了可扩展混合模乘算法。可扩展混合算法采用分割操作数的方法，让可扩展JB算法与可扩展Momgomery算法并行完成模乘运算，因乘数链被分割成两半并行扫描，从而在理论上使模乘运算速度成倍地提高。基于引入可变参数的可扩展混合模乘算法，本文设计出了在资源允许的情况下，可支持任意密钥长度的可扩展RSA模幂电路，使RSA公钥密码芯片能满足任意安全等级需求。 基于Altera公司的Stratix Ⅱ EP2S30F672C3 FPGA器件，本文实现并验证了可扩展至2048位的可扩展RSA模幂电路，在112.69MHz的时钟频率下， 512/1024/2048三种运算模式最高运算速度分别达到337.7Kbit/s、 189.3Kbit/s和52.3Kbit/s，电路共占用18,710个自适应查找表和6,380比特存储资源。 RSA算法是目前应用最广泛的公钥密码，其核心运算是基于大数模乘的模幂运算，它所能提供的安全强度是由密钥长度决定的。随着攻击技术的不断进步，为了保护系统不受到攻击，必须选用更长的密钥。当所选密钥长度超过模乘器位宽时，就需要重新设计原有的芯片。本文基于可扩展模乘算法的研究，进行了密钥可扩展RSA密码芯片的设计。 本文提出了基于字运算的可扩展JB算法与改进的混合模乘算法，在此基础上结合可扩展Momgomery算法提出了可扩展混合模乘算法