低功耗RSA加密電路的設計與實現(xiàn).pdf

1、便攜式數(shù)字移動終端、移動支付等服務在互聯(lián)網技術的推動下蓬勃發(fā)展，移動設備的安全性和保密性也越來越受到重視。RSA密碼算法是目前應用最廣泛的公鑰密碼算法，為了將RSA加密技術應用于移動通信設備領域，本文從提高算法吞吐率和降低算法電路功耗兩個方面，設計并實現(xiàn)了一種高能效的RSA加密算法電路。
　　RSA的核心算法是大數(shù)模乘運算，蒙哥馬利(Montgomery)模乘算法基于加法和移位操作實現(xiàn)模乘運算，有效避免了求模計算中最耗時的試除運算

2、，被認為是目前最高效的模乘算法。本文在借鑒國內外研究成果的基礎上，進一步對Montgomery模乘算法進行了低功耗的優(yōu)化，優(yōu)化后的算法通過降低算法電路中進位保留加法器的級數(shù)，減少了核心數(shù)據通路所占用的資源，同時采用無效循環(huán)過濾的方法消除了算法中無效的累加循環(huán)，有效提高了算法的吞吐率并降低了算法電路的功耗。在電路實現(xiàn)方面，本文通過信號合并、資源復用以及時鐘門控技術等方法對電路進行了低功耗優(yōu)化，有效降低了電路功耗。最后，本文基于對電路延時模

3、型與電路功耗模型的分析，探索了一種充分利用電路延時冗余，通過工作電壓的調整降低電路功耗的方法。
　　本文基于優(yōu)化后的Montgomery模乘算法實現(xiàn)了RSA加密電路的設計，完成了電路的功能仿真和功耗仿真。功能仿真在輸入激勵為隨機密鑰和隨機明文時共進行200萬次RSA加密運算，仿真結果顯示電路的功能正確;基于標準單元庫的功耗仿真結果表明，在工作頻率為25MHz時電路的加密吞吐率為13.6kbps，功耗吞吐率比為0.53mW/kbps