無線傳感器網(wǎng)絡上輕量橢圓曲線密碼的快速實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks: WSNs)技術的興起帶來了若干獨特的安全性挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要包括密碼學原語和協(xié)議等幾個領域的創(chuàng)新來應對。盡管近幾年來，許多學者專家對無線傳感器網(wǎng)絡上的橢圓曲線密碼的有效實現(xiàn)進行了大量研究并取得較大進展，然而這個課題依舊是一個非常活躍而有重要現(xiàn)實意義的研究課題。尋求進一步優(yōu)化減少橢圓曲線密碼系統(tǒng)運行時間和能量消耗的方法途徑依舊是一個亟待解決的問題。本文給出了一個適應具有嚴

2、格資源限制特性的8比特傳感器節(jié)點（比如MICAz節(jié)點和IRIS節(jié)點）的優(yōu)化的橢圓曲線密碼軟件庫實現(xiàn)。該橢圓曲線密碼軟件庫支持三種類型的橢圓曲線:Weierstrass格式的曲線，Montgomery格式的曲線以及扭曲的Edwards格式的曲線，并且使用優(yōu)化素數(shù)域(Optimal Prime Fields:OPFs)作為其底層的代數(shù)結構。OPF是一個有限域Fp，由格式為p=u·2k+v的素數(shù)定義，其中u和v均為“小”（相對于2k）整數(shù)，這

3、樣u和v能夠被8比特微處理器的一個或者兩個寄存器所容納。OPFs有低漢明重量的特征，由于p的零字無需處理，因此會使得模約減的實現(xiàn)更加有效。由于我們將高效的有限域算術操作和快速的點群算術操作結合起來，我們得到運行時間為6.1·106個時鐘周期的運行在8比特ATmega128微控制器上的計算完全160比特標量乘法的實現(xiàn)，這個結果比廣泛應用的TinyECC2.0函數(shù)庫大約快2.6倍。我們的實現(xiàn)還顯示了完成兩個MICAz（或者IRIS）節(jié)點之間