一种基于多层Karatsuba算法的高效全字模乘器设计

作     者：容源 江先阳 RONG Yuan;JIANG Xianyang

作者机构：武汉大学物理科学与技术学院湖北武汉430072 武汉大学物理国家级实验教学示范中心湖北武汉430072 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61072135,81971702) 中央高校基本科研业务费专项资助项目(2042017gf0075,2042019gf0072) 湖北省自然科学基金项目(2017CFB721) 

出 版 物：《微电子学与计算机》 (Microelectronics & Computer)

年 卷 期：2022年第39卷第10期

页      码：97-102页

摘      要：模乘作为许多密码系统的核心算法,是典型的计算密集型任务,往往是加密系统的性能瓶颈.为此,人们提出了各种面向模乘的专用加速电路.为了进一步提高电路性能,基于大数乘法的多层Karatsuba算法原理提出了一种全字Montgomery模乘器结构,有效提高了高基算法中大数运算的效率.提出的多层Karatsuba乘法器结构有效降低了乘法运算粒度,在连续执行大数乘法时使硬件利用率达到最高,同时利用按数据位宽分段运算的方法有效提高了电路的工作频率.基于Virtex7 FPGA器件的综合结果显示,电路时钟频率达到250 MHz,33个周期完成了256位Montgomery模乘运算,延时132 ns.依据我们所知,全字模乘器的综合性能要优于当前最好的工作.提出的设计方法对于如何利用多层Karatsuba算法减小硬件乘法器的面积和关键路径长度提供了切实可行的参考.

主 题 词：Montgomery模乘 Karatsuba算法 FPGA ECC RSA 

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

D　O　I：10.19304/J.ISSN1000-7180.2022.0240

馆 藏 号：203114614...