Arquitectura ligera para multiplicación escalar de curva elíptica sobre campo primo
Autores: Hao, Yue; Zhong, Shun"an; Ma, Mingzhi; Jiang, Rongkun; Huang, Shihan; Zhang, Jingqi; Wang, Weijiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Arquitectura ligera para multiplicación escalar de curva elíptica sobre campo primo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Curva elíptica
Multiplicación escalar
Campo finito
Arquitectura
Plataforma FPGA
Diseños livianos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
En este papel, presentamos una nueva arquitectura de multiplicación escalar de curva elíptica ligera para curvas de Weierstrass aleatorias sobre un campo primo. La multiplicación escalar de la curva elíptica se ejecuta en coordenadas Jacobianas basadas en el algoritmo de la escalera de Montgomery con aritmética de coordenadas Z comunes solo (X, Y). A nivel de operación de campo finito, el multiplicador modular basado en sumadores y el divisor modular se optimizan mediante el método de pre-cálculo para reducir la ruta crítica manteniendo un bajo consumo de recursos. A nivel de operación de grupo, los métodos de suma de puntos y duplicación de puntos en aritmética de coordenadas Z comunes solo (X, Y) se modifican para mejorar el paralelismo de cálculo. Se presenta un método de programación compacto para mejorar el rendimiento de la arquitectura, que incluye una programación adecuada de las operaciones de campo finito y conexiones de registros específicas. En comparación con los trabajos existentes, nuestro diseño se implementa en la plataforma FPGA sin utilizar DSP o BRAM para una mayor portabilidad. Utiliza 6.4~6.5k slices en Kintex-7, Virtex-7 y FPGA ZYNQ y ejecuta una multiplicación escalar de curva elíptica para un tamaño de campo de 256 bits en 1.73 ms, 1.70 ms y 1.80 ms, respectivamente. Además, nuestro diseño es resistente a ataques de tiempo, ataques de análisis de potencia simple y ataques de error seguro. Esta arquitectura supera a la mayoría de los diseños ligeros de última generación en términos de productos de área-tiempo.
Descripción
En este papel, presentamos una nueva arquitectura de multiplicación escalar de curva elíptica ligera para curvas de Weierstrass aleatorias sobre un campo primo. La multiplicación escalar de la curva elíptica se ejecuta en coordenadas Jacobianas basadas en el algoritmo de la escalera de Montgomery con aritmética de coordenadas Z comunes solo (X, Y). A nivel de operación de campo finito, el multiplicador modular basado en sumadores y el divisor modular se optimizan mediante el método de pre-cálculo para reducir la ruta crítica manteniendo un bajo consumo de recursos. A nivel de operación de grupo, los métodos de suma de puntos y duplicación de puntos en aritmética de coordenadas Z comunes solo (X, Y) se modifican para mejorar el paralelismo de cálculo. Se presenta un método de programación compacto para mejorar el rendimiento de la arquitectura, que incluye una programación adecuada de las operaciones de campo finito y conexiones de registros específicas. En comparación con los trabajos existentes, nuestro diseño se implementa en la plataforma FPGA sin utilizar DSP o BRAM para una mayor portabilidad. Utiliza 6.4~6.5k slices en Kintex-7, Virtex-7 y FPGA ZYNQ y ejecuta una multiplicación escalar de curva elíptica para un tamaño de campo de 256 bits en 1.73 ms, 1.70 ms y 1.80 ms, respectivamente. Además, nuestro diseño es resistente a ataques de tiempo, ataques de análisis de potencia simple y ataques de error seguro. Esta arquitectura supera a la mayoría de los diseños ligeros de última generación en términos de productos de área-tiempo.