• Title/Summary/Keyword: 모듈러 곱셈기

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2048-bit RSA Public-key Crypto-processor (2048-비트 RSA 공개키 암호 프로세서)

  • Cho, Wook-Lae;Shin, Kyung-Wook
    • Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.191-193
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    • 2017
  • 2048-bit의 키 길이를 지원하는 공개키 암호 프로세서 RSA-2048을 설계하였다. RSA 암호 연산에 사용되는 핵심 기능블록인 모듈러 곱셈기는 Word-based Montgomery Multiplication 알고리듬으로 설계하였으며, 모듈러 지수 승은 L-R binary exponentiation 알고리듬으로 설계하였다. 2048-bit의 큰 정수를 저장하기 위한 레지스터를 메모리로 대체하고, 곱셈기에 필요한 최소 레지스터만 사용하여 전체 하드웨어 자원을 최소화 하였다. Verilog HDL로 설계된 RSA-2048 프로세서를 RTL-시뮬레이션을 통해 기능을 검증하였다. 작은 소형 디바이스들 간에 인증 및 키 관리가 중요해짐에 따라 설계된 RSA-2048 암호 프로세서를 하드웨어 자원, 메모리가 제한된 응용 분야에 활용 할 수 있다.

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Characteristic analysis of Modular Multipliers and Squarers for GF($2^m$) (유한 필드 GF($2^m$)상의 모듈러 곱셈기 및 제곱기 특성 분석)

  • 한상덕;김창훈;홍춘표
    • Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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    • v.7 no.5
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    • pp.167-174
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    • 2002
  • This paper analyzes the characteristics of three multipliers and squarers in finite fields GF(2/sup m/) from the point of view of processing time and area complexity. First, we analyze structures of three multipliers and squarers: 1) Systolic array structure, 2), LFSR structure, and 3) CA structure. To make performance analysis, each multiplier and squarer was modeled in VHDL and was synthesized for FPGA implementation. The simulation results show that CA structure is the best from the point view of processing time, and LFSR structure is the best from the point of view of area complexity.

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[ $AB^2$ ] Multiplier based on LFSR Architecture (LFSR 구조를 이용한 $AB^2$ 곱셈기)

  • Jeon Il-Soo;Kim Hyun-Sung
    • Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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    • v.10 no.3
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    • pp.57-63
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    • 2005
  • Kim and Fenn et al. proposed two modular AB multipliers based on LFSR(Linear Feedback Shift Register) architecture. These multipliers use AOP, which has all coefficients with '1', as an irreducible polynomial. Thereby, they have good hardware complexity compared to the previous architectures. This paper proposes a modular $AB^2$ multiplier based on LFSR architecture and a modular exponentiation architecture to improve the hardware complexity of the Kim's. Our multiplier also use the AOP as an irreducible polynomial as the Kim architecture. Simulation result shows that our multiplier reduces the hardware complexity about $50\%$ in the perspective of XOR and AND gates compared to the Kim's. The architecture could be used as a basic block to implement public-key cryptosystems.

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Design of Systolic Multiplier/Squarer over Finite Field GF($2^m$) (유한 필드 GF($2^m$)상의 시스톨릭 곱셈기/제곱기 설계)

  • Yu, Gi-Yeong;Kim, Jeong-Jun
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.28 no.6
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    • pp.289-300
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    • 2001
  • 본 논문에서는 유한 필드 GF(2$_{m}$ ) 상에서 모듈러 곱셈 A($\chi$)B($\chi$) mod P($\chi$)을 수행하는 새로운 선형 문제-크기(full-size) 시스톨릭 어레이 구조인 LSB-first 곱셈기를 제안한다. 피연산자 B($\chi$)의 LSB(least significant bit)를 먼저 사용하는 LSB-first 모듈러 곱셈 알고리즘으로부터 새로운 비트별 순환 방정식을 구한다. 데이터의 흐름이 규칙적인 순환 방정식을 공간-시간 변환으로 새로운 시스톨릭 곱셈기를 설계하고 분석한다. 기존의 곱셈기와 비교할 때 제안한 곱셈기의 면적-시간 성능이 각각 10%와 18% 향상됨을 보여준다. 또한 같은 설계방법으로 곱셈과 제곱연산을 동시에 수행하는 새로운 시스톨릭 곱셈/제곱기를 제안한다. 유한 필드상의 지수연산을 위해서 제안한 시스톨릭 곱셈/제곱기를 사용할 때 곱셈기만을 사용 할 때보다 면적-시간 성능이 약 26% 향상됨을 보여준다.

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Design of LSB Multiplier using Cellular Automata (셀룰러 오토마타를 이용한 LSB 곱셈기 설계)

  • 하경주;구교민
    • Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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    • v.7 no.3
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    • pp.1-8
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    • 2002
  • Modular Multiplication in Galois Field GF(2/sup m/) is a basic operation for many applications, particularly for public key cryptography. This paper presents a new architecture that can process modular multiplication on GF(2/sup m/) per m clock cycles using a cellular automata. Proposed architecture is more efficient in terms of the space and time than that of systolic array. Furthermore it can be efficiently used for the hardware design for exponentiation computation.

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Design of LFSR Multipliers for Public-key Cryptosystem (공개키 암호 시스템을 위한 LFSR 곱셈기 설계)

  • 이진호;김현성
    • Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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    • v.9 no.1
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    • pp.43-48
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    • 2004
  • This paper presents new architectures based on the linear feedback shia resister architecture over GF(2m). First we design a modular multiplier and a modular squarer, then propose an architecture by combing the multiplier and the squarer. All architectures use an irreducible AOP (All One Polynomial) as a modulus, which has the properties of all coefficients with '1'. The proposed architectures have lower hardware complexity than previous architectures. They could be. Therefore it is useful for implementing the exponentiation architecture, which is the con operation in public-key cryptosystems.

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Efficient Architecture of an n-bit Radix-4 Modular Multiplier in Systolic Array Structure (시스톨릭 어레이 구조를 갖는 효율적인 n-비트 Radix-4 모듈러 곱셈기 구조)

  • Park, Tae-geun;Cho, Kwang-won
    • The KIPS Transactions:PartA
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    • v.10A no.4
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    • pp.279-284
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    • 2003
  • In this paper, we propose an efficient architecture for radix-4 modular multiplication in systolic array structure based on the Montgomery's algorithm. We propose a radix-4 modular multiplication algorithm to reduce the number of iterations, so that it takes (3/2)n+2 clock cycles to complete an n-bit modular multiplication. Since we can interleave two consecutive modular multiplications for 100% hardware utilization and can start the next multiplication at the earliest possible moment, it takes about only n/2 clock cycles to complete one modular multiplication in the average. The proposed architecture is quite regular and scalable due to the systolic array structure so that it fits in a VLSI implementation. Compared to conventional approaches, the proposed architecture shows shorter period to complete a modular multiplication while requiring relatively less hardware resources.

Design of Partitioned $AB^2$ Systolic Modular Multiplier (분할된 $AB^2$ 시스톨릭 모듈러 곱셈기 설계)

  • Lee, Jin-Ho;Kim, Hyun-Sung
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.31 no.1C
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    • pp.87-92
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    • 2006
  • An $AB^2$ modular operation is an efficient basic operation for the public key cryptosystems and various systolic architectures for $AB^2$ modular operation have been proposed. However, these architectures have a shortcoming for cryptographic applications due to their high area complexity. Accordingly, this paper presents an partitioned $AB^2$ systolic modular multiplier over GF($2^m$). A dependency graph from the MSB $AB^2$ modular multiplication algorithm is partitioned into 1/3 to get an partitioned $AB^2$ systolic multiplier. The multiplier reduces the area complexity about 2/3 compared with the previous multiplier. The multiplier could be used as a basic building block to implement the modular exponentiation for the public key cryptosystems based on smartcard which has a restricted hardware requirements.

Design of Linear Systolic Arrays of Modular Multiplier for the Fast Modular Exponentiation (고속 모듈러 지수연산을 위한 모듈러 곱셈기의 선형 시스톨릭 어레이 설계)

  • Lee, Geon-Jik;Heo, Yeong-Jun;Yu, Gi-Yeong
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.26 no.9
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    • pp.1055-1063
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    • 1999
  • 공개키 암호화 시스템에서 주된 연산은 512비트 이상의 큰 수에 의한 모듈러 지수 연산으로 표현되며, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 설계된 시스톨릭 어레이는 VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드나 smart 카드에 이용될 수 있다.Abstract The main operation of the public-key cryptographic system is represented the modular exponentiation containing 512 or more bits and computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery algorithm and design the linear systolic array for performing modular multiplication and modular squaring simultaneously using the computable part in common in right-to-left modular exponentiation. The systolic array presented in this paper could be designed on VLSI hardware and used in IC and smart card.

Design and Analysis of a Linear Systolic Array for Modular Exponentation in GF(2m) (GF(2m) 상에서 모듈러 지수 연산을 위한 선형 시스톨릭 어레이 설계 및 분석)

  • Lee, Won-Ho;Lee, Geon-Jik;Yu, Gi-Yeong
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.26 no.7
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    • pp.743-751
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    • 1999
  • 공개키 암호 시스템에서 모듈러 지수 연산은 주된 연산으로, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 GF(2m)상에서 수행할 수 있는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 본 논문에서 설계한 시스톨릭 어레이는 기존의 곱셈기보다 모듈러 지수 연산시 약 0.67배 처리속도 향상을 가진다. 그리고, VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드에 이용될 수 있다.Abstract One of the main operations for the public key cryptographic system is the modular exponentiation, it is computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery's algorithm and design a linear systolic array to perform modular multiplication and modular squaring simultaneously. It is done by using common-multiplicand modular multiplication in the right-to-left modular exponentiation over GF(2m). The systolic array presented in this paper improves about 0.67 times than existing multipliers for performing the modular exponentiation. It could be designed on VLSI hardware and used in IC cards.