大數(shù)模冪乘算法的研究及基于該算法的RSA芯片研制.pdf

1、RSA算法是最具有典型意義的公鑰密碼算法，目前大多數(shù)采用公鑰密碼進(jìn)行加密和數(shù)字簽名的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)使用的都是RSA算法。RSA算法的安全性是基于大整數(shù)素因子分解的困難性，而大整數(shù)因子分解問題是數(shù)學(xué)上長期以來的難題，至今沒有有效的方法予以解決，因此RSA算法是公認(rèn)安全度比較高的算法。RSA密碼算法需要進(jìn)行大操作數(shù)的模冪運(yùn)算，運(yùn)算強(qiáng)度非常大，用軟件方法實(shí)現(xiàn)會非常慢。而用微電子技術(shù)將加密算法轉(zhuǎn)換成硬件實(shí)現(xiàn)的ASIC芯片，不僅解密速度快，而且抗物理

2、攻擊能力強(qiáng)，所以研究如何用硬件快速實(shí)現(xiàn)RSA有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本論文基于此目的，提出了一種可配置的1024位RSA協(xié)處理器結(jié)構(gòu)，并完成了運(yùn)算核的RTL級設(shè)計(jì)。 本論文完成了以下工作： 1. 對采用CSA（保留進(jìn)位加法器）的基2 Montgomery模乘算法作了進(jìn)一步的改進(jìn)，使用新型的CSA，省去了每次模乘運(yùn)算需要的超長大數(shù)全加運(yùn)算，從而獲得更高的數(shù)據(jù)流通速率。 2. 完成了RSA協(xié)處理器運(yùn)算核從算法分

3、析→系統(tǒng)建?！幊舔?yàn)證→RTL級代碼實(shí)現(xiàn)→仿真驗(yàn)證→ASIC綜合的完整的設(shè)計(jì)流程。 3. 設(shè)計(jì)了模乘運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)，并采用雙模乘結(jié)構(gòu)組成了運(yùn)算核數(shù)據(jù)路徑模塊。 4. 設(shè)計(jì)了運(yùn)算核控制模塊。 設(shè)計(jì)采用SMIC公司0.18μm CMOS工藝庫綜合，運(yùn)算核的規(guī)模約為20萬等效門，該協(xié)處理器能以很高的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，若以100MHz來保守估計(jì)，每秒能完成1024位的模乘運(yùn)算約97000次，它定位在中端應(yīng)用上，在速度上能滿足