一种基于四操作数Montgomery模乘算法的模乘器电路结构的制作方法
【专利摘要】本发明属于高性能公钥密码学硬件设计【技术领域】，具体为一种基于四操作数Montgomery模乘算法的模乘器电路结构。本发明对原始算法进行改进，通过对其中部分的部分积的共享，实现了四操作数的Montgomery模乘算法，可以完成形如（A·B+C·D）modP的运算。由于对部分的部分积进行了共享，从而相对于传统的双操作数Montgomery模乘算法可以减少25%的部分积。与此同时，基于该算法本发明还提出了一种基于布斯编码的模乘器电路结构，实现了较小的压缩树开销，并且可以完成较为复杂的运算。从而提高了公钥密码学相关应用的性能。
【专利说明】—种基于四操作数Montgomery模乘算法的模乘器电路结构
【技术领域】
[0001]本发明属于高性能公钥密码学硬件设计【技术领域】，具体涉及一种基于四操作数Montgomery模乘算法的模乘器电路结构。
技术背景
[0002]公钥密码学在互联网、用户认证、数据加解密等应用场合都得到了广泛的应用。而支撑公钥密码学运算的基础就是形如J -AmodP的模乘操作。由于操作数的数据位宽较宽，常几百或者上千比特。所以该操作实现起来具有一定的复杂性，并且不能被当前的一些通用处理器高效的支持。如何用专用的硬件单元来实现高性能的模乘器是实现高性能公钥密码学的基础，这也是当前所面临的挑战。
[0003]近年来，随着一些新的加解密算法的提出，在支持灵活的加解密方案的同时，也带来了计算量的提高。如双线性对加解密算法，该算法一般是在扩域上进行运算。对于G2域的乘法运算可以表示为
【权利要求】
1.一种基于四操作数的Montgomery模乘算法的模乘器电路结构,其特征在于:所述四操作数Montgomery模乘算法用于完成如*3+^ ^ZOmod Z7形式的运算；该算法描述如下:
2.—种基于四操作数的Montgomery模乘算法的模乘器电路结构,其特征在于:模乘器电路结构包括操作数寄存器、布斯编码部分积产生器、压缩树1、流水线寄存器、压缩树2、临时寄存器、S反馈模块、结果寄存器、Q值产生模块和时序控制器模块； 模乘器开始信号输入给时序控制器来启动模乘器的时序控制；其中时序控制器产生的控制信号输出给整个模乘器的数据路径；当完成一个模乘运算后，时序控制器输出模乘结束信号；操作数B、D分别输入到具有高低部分交换功能的操作数寄存器；操作数/V、/7/经过选择器后输入到具有高低部分交换功能的操作数寄存器；操作数A、C分别输入到具有移位功能的操作数寄存器；操作数寄存器的输出都输入给布斯编码部分积产生器；布斯编码部分积产生器用于产生若干个部分积，并把该若干个部分积送给压缩树I进行压缩；压缩树I对布斯编码部分积产生器产生的信号进行第一步压缩，并把压缩后的部分积送给流水线寄存器进行寄存；流水线寄存器的输出送给压缩树2进行第二步压缩；压缩树2的结果输出到临时寄存器O和临时寄存器I进行寄存；所述S反馈模块由SO反馈和SI反馈组成，所述S反馈模块的输入为压缩树的输出和临时寄存器的输出；S反馈模块产生的结果作为流水线寄存器的输入；结果寄存器分为SOH寄存器、SOL寄存器、SlH寄存器和SlL寄存器；SOH寄存器和SOL寄存器的输入为临时寄存器O的输出；S0H寄存器和SOL寄存器的输出为模乘的运算结果O ;S1H寄存器和SlL寄存器的输入为临时寄存器I的输出；S1H寄存器和SlL寄存器的输出为模乘的运算结果I W值产生模块的输入为压缩树的输出W值产生模块的进位输出作为压缩树2的输入，Qi值作为布斯编码部分积产生器的输入。
3.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于:所述布斯编码部分积产生器，其主要由三个布斯控制器、三个布斯编码器、部分积选择阵列和寄存器构成；其中操作数J移位寄存器的输出為.信号输入给布斯控制器I产生若干布斯选择信号并送给寄存器进行寄存；操作数C移位寄存器的输出Ci信号输入给布斯控制器2产生若干布斯选择信号并送给寄存器进行寄存'Q值产生模块产生的Qi值输入给布斯控制器3产生若干布斯选择信号并送给寄存器进行寄存；操作数A高低部分交换寄存器的输出B*信号送给布斯编码器I进行操作数的布斯编码；操作数^高低部分交换寄存器的输出~信号送给布斯编码器2进行操作数的布斯编码；操作数高低部分交换寄存器的输出P，h/l信号送给布斯编码器3进行操作数的布斯编码；部分积选择阵列的输入为经过寄存器寄存的选择信号和布斯编码器产生的操作数的布斯编码 ；部分积选择阵列的输出为经过选择信号选择出的部分积输出。
【文档编号】G06F7/72GK104007953SQ201410236323
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】韩军, 窦仁峰, 曾凌云, 曾晓洋 申请人:复旦大学