可重构的素域SM2算法优化方法

作     者：李斌 周清雷 陈晓杰 冯峰 LI Bin;ZHOU Qinglei;CHEN Xiaojie;FENG Feng

作者机构：郑州大学计算机与人工智能学院河南郑州450001 数学工程与先进计算国家重点实验室河南郑州450001 

基　　金：国家重点研发计划基金资助项目(No.2016YFB0800100,No.2016YFB0800101) 国家自然科学基金资助项目(No.61572444) 

出 版 物：《通信学报》 (Journal on Communications)

年 卷 期：2022年第43卷第3期

页      码：30-41页

摘      要：针对SM2算法软件效率低、硬件实现资源利用率低、可扩展性差的问题,提出了一种可重构的素域SM2算法优化方法。通过对SM2算法的深入分析,从不同计算阶段和计算特点着手,分别采用KOA快速乘法、快速模约减和Barrett算法实现推荐或任意参数的模乘运算,并优化改进基为4的扩展欧几里得算法加速模逆运算。然后,在标准射影坐标系下以蒙哥马利方法提高点乘运算效率,并优化了点加和倍点数据流,将运算周期缩短至12个时钟。同时,在FPGA内部实现了快速的坐标系转换。最后,设计实现了多SM2的并行调度管理,满足日益多样化的应用需求。实验结果分析表明,所优化的SM2充分利用了FPGA的资源,缩短了点乘周期,每秒计算次数最多较CPU(Intel i5-8300)高352.48倍,提高了计算性能和可扩展性。

主 题 词：可重构 SM2 FPGA 蒙哥马利点乘 快速模乘 

学科分类：0839[0839] 08[工学] 081201[081201] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11959/j.issn.1000−436x.2022043

馆 藏 号：203109446...