橢圓曲線加密IP核的設計與實現(xiàn).pdf

1、ECC(Elliptic Curve Cryptography)加密體制,即基于橢圓曲線群上離散對數(shù)問題的公鑰密碼體制,是由N.Koblitz和V.Miller在1985年首先提出。ECC優(yōu)勢在于抗攻擊能力強、運算量小、執(zhí)行速度快、需要少量存儲空間。從而掀起了ECC密碼的研究熱潮。本課題來自于“智能電網(wǎng)安全芯片的研制”項目。為了有效保護智能電網(wǎng)中的個人信息及其他重要數(shù)據(jù),需要針對智能電網(wǎng)安全性的標準設計一款抗攻擊能力強的加密芯片。本論文

2、在對ECC進行深刻的研究和分析后,設計出一種基于二進制有限域ECC-163模式、兼容Wishbone總線標準等特點的ECC IP核。
　　本文首先把ECC的相關原理做了詳細介紹和分析。之后,對算法的各個層次進行并行處理,以及其他算法調(diào)整等處理。接著,分析了ECC IP核4個層次。它們從上層到下層分別為協(xié)議層、點乘層、點加倍點層、有限域層。研究并優(yōu)化了有限域層、點加倍點層、點乘層的算法和實現(xiàn)結構。設計仿真驗證各個層次的模塊。在保證底

3、層模塊正確后,再對頂層模塊進行總體仿真。然后,用ISE做了FPGA邏輯綜合,根據(jù)性能指標進行了進一步優(yōu)化。在優(yōu)化設計中,主要采用子模塊的多次復用,以及算法并行執(zhí)行的方法。最后,設計了wishbone總線與IP核接口,并掛在SOC系統(tǒng)上。SOC系統(tǒng)中的OR1200 CPU執(zhí)行指令控制IP核進行加密解密工作。并在Xilinx Virtex-2 XC2VP30開發(fā)板上做FPGA驗證。驗證結果表明ECC IP核功能正確。
　　本文提出的方

4、案有如下特點：⑴非對稱加密算法 ECC加密端和解密端工作模式不同的特點。設計出了一個包含雙環(huán)控制加密系統(tǒng)的狀態(tài)機。這樣,ECC IP核的加密解密能夠共用硬件,大大的減小的面積,并把加密端和解密端集成在一起。⑵對有限域求逆模塊中,改進費爾馬定理的有限域求逆算法減少了耗時的乘法模塊調(diào)用次數(shù),提高了運算速度。本文所提出的設計與其他的點乘 FPGA上實現(xiàn)進行了比較,結果表明,本文設計在面積上具有非常大的優(yōu)勢,而速度有一定的提高。在用 Virte