低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法及其數(shù)據(jù)處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息安全【技術領域】，尤其涉及一種低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法及其數(shù)據(jù)處理裝置。該低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法包括：將大整數(shù)、大整數(shù)的字長s以及常數(shù)分別保存；控制模塊接收外部控制命令，并將外部控制命令轉發(fā)至有限狀態(tài)機模塊進行處理后輸出控制信號，再由算數(shù)邏輯模塊根據(jù)控制信號運行蒙哥馬利模乘運算；在蒙哥馬利模乘運算的每次循環(huán)中依次計算HW=HW+d，X[s-1]=HW[ω-1:0]和HW=HW>>ω以實現(xiàn)HW的更新；通過算數(shù)邏輯模塊計算蒙哥馬利模乘運算中的乘加運算(d,ei)=a*bi+ci+d；保存運算結果。由于本發(fā)明在實現(xiàn)蒙哥馬利模乘算法時，引入ω+1位的臨時變量HW來降低循環(huán)次數(shù)，從而減少了時鐘周期數(shù)，降低了功耗，非常適合智能卡的應用。
【專利說明】低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法及其數(shù)據(jù)處理裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及信息安全【技術領域】，更具體地說，涉及一種低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法及其數(shù)據(jù)處理裝置。
【背景技術】
[0002]隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)上購物、在線下載、電子銀行得到了廣泛應用。為了保證網(wǎng)上交易的安全，基于公鑰密碼算法的數(shù)字簽名和認證技術得到了廣泛研究。
[0003]目前應用最廣泛的公鑰密碼算法是RSA算和橢圓曲線密碼算法。RSA算法是由Rivest、Shamir和Adleman提出的一種公鑰算法,它的安全性基礎是大整數(shù)因子分解問題的困難性。隨著破解技術的進步，RSA算法的密鑰長度必須到1204位以上才能滿足人們對安全性的要求。位長的增加使得系統(tǒng)的計算復雜度和通訊復雜度大大增加，影響了系統(tǒng)的整體性能。
[0004]橢圓曲線密碼算法是由Koblitz和Miller在1985年分別提出的，其安全性基礎是橢圓離散對數(shù)問題。分析表明，160位的橢圓曲線密碼算法和1024位RSA算法的安全性相當。相對RSA算法，橢圓曲線密碼算法具有更強的安全性、更高的實現(xiàn)效率、更經(jīng)濟的實現(xiàn)的代價，已經(jīng)成為主流 應用的公鑰密碼算法之一，并被IEEE、ANS1、IS0/IET和IETF等國際組織采納為公鑰密碼算法標準。
[0005]RSA算法的實現(xiàn)的基礎是模冪運算，橢圓曲線密碼算法的實現(xiàn)基礎是點乘運算。而模冪運算和點乘運算是建立在大整數(shù)模乘運算的基礎之上。因此，模乘實現(xiàn)的好壞程度，直接決定了 S碼系統(tǒng)的性能。
[0006]相對于其它模乘算法，蒙哥馬利模乘算法具有良好的性能且非常適合硬件實現(xiàn)。Masui提出了一種適合單端口的蒙哥馬利模乘算法，具體如下所述: [0007]輸入:A，B,N, R, ND
[0008]輸出?ΑΦΒΦ?^ηιο?ΙΝ
[0009]
【權利要求】
1.一種低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法，其采用蒙哥馬利模乘運算進行數(shù)據(jù)處理，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理方法包括以下步驟: A、將大整數(shù)A、B和N、大整數(shù)A、B和N的字長均為S，以及常數(shù)ND分別輸入至模乘電路中進行保存；所述模乘電路中的控制模塊(I)接收外部控制命令，并將所述外部控制命令轉發(fā)至有限狀態(tài)機模塊(2)進行處理后輸出控制信號，再由所述模乘電路中的算數(shù)邏輯模塊(4)根據(jù)所述控制信號運行蒙哥馬利模乘運算，以計算X=AXB，M=NDXX[0]和X=(MXN+X)/R, R為根據(jù)字長s確定的隨機數(shù)； B、在蒙哥馬利模乘運算的每次循環(huán)中依次計算HW=HW+d，X[s-1] =HW[ ω -1: O]和HW=HW? ω以實現(xiàn)HW的更新； C、通過所述算數(shù)邏輯模塊(4)計算蒙哥馬利模乘運算中的乘加運算:(d, eika^i+Ci+d,其中，1=1,2,3,4 ； D、將蒙哥馬利模乘運算得到的運算結果進行保存。
2.根據(jù)權利要求1所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟A中，所述外部控制命令包括A、B和N的起始地址、運算結果的起始地址以及用于啟動所述蒙哥馬利模乘運算開始運行的參數(shù)控制信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟A中，大整數(shù)A、B和N保存至存儲器模塊(3)內(nèi)，大整數(shù)A、B和N的字長s以及常數(shù)ND存放至所述控制模塊(I)內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟D中，所述運算結果保存至所述存儲器模塊(3)內(nèi)。
5.一種低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其中包括采用蒙哥馬利模乘運算的模乘電路，其特征在于，所述模乘電路包括: 控制模塊(I)，用于接收并轉發(fā)外部控制命令； 有限狀態(tài)機模塊(2)，用于接收由所述控制模塊(I)轉發(fā)的所述外部控制命令并進行相應處理，并輸出控制信號； 存儲器模塊(3)，用于讀取所述有限狀態(tài)機模塊(2)輸出的控制信號以保存相應數(shù)據(jù)； 算數(shù)邏輯模塊(4)，連接于所述有限狀態(tài)機模塊(2)和所述存儲器模塊(3)，用于接收所述有限狀態(tài)機模塊(2)輸出的所述控制信號，進行蒙哥馬利模乘運算，并將計算結果保存至所述存儲器模塊(3)。
6.根據(jù)權利要求5所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述存儲器模塊(3)為單端口 RAM存儲器。
7.根據(jù)權利要求6所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述單端口RAM存儲器的位長為ω比特，其深度與其支持的大整數(shù)長度相適配。
8.根據(jù)權利要求5所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述算數(shù)邏輯模塊(4)包括依次相連的乘法器(41)、第一加法器(42)和第二加法器(43)，所述乘法器(41)為ω X ω/4位乘法器，所述第一加法器(42)為5ω/4位加法器，所述第二加法器(43)為5ω/4位加法器。
9.根據(jù)權利要求8所述的低 功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述算數(shù)邏輯模塊(4)中的乘加運算數(shù)學 模型為:(Clji) za^bi+Ci+d，其中，a和d為位長為ω比特的變量，bpcdP θ?為位長為ω/4比特的變量，i=l,2,3,4ο
10.根據(jù)權利要求5所述的低功耗小面積的數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述蒙哥馬利模乘運算的數(shù)學模型為:
【文檔編號】H04L9/06GK103888246SQ201410085913
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】孫金龍, 曾廣旺 申請人:深圳華視微電子有限公司