Multiprecision squaring is one of the most significant algorithms in the core public key cryptography operation. The aim of this work is to present a new improved squaring algorithm compared with the MIRACL's multi precision squaring algorithm in which the previous work [1] on multiprecision multiplication is implemented. First, previous works on multiprecision multiplication and standard squaring are analyzed. Then, our new Lazy Doubling squaring algorithm is introduced. In MIRACLE library [3], Scott's Carry-Catcher Hybrid multiplication technique [1] is applied to implementation of multiprecision multiplication and squaring. Experimental results of the Carry-Catcher hybrid squaring algorithm and the proposed Lazy Doubling squaring algorithm both of which are tested on Atmega128 CPU show that proposed idea has achieved significant performance improvements. The proposed Lazy Doubling Squaring algorithm reduces addition instructions by the fact $a_0\;{\ast}\;2\;+\;a_1\;{\ast}\;2\;+\;...\;+\;a_{n-1}\;{\ast}\;2\;+\;a_n\;{\ast}\;2\;=\;(a_0\;+\;a_1\;+\;...\;+\;a_{n-1}\;+\;a_n)\;{\ast}\;2$ while the standard squaring algorithm reduces multiplication instructions by the fact $S_{ij}\;=\;x_i\;{\ast}\;x_j\;=\;S_{ij}$. Experimental results show that the proposed squaring method is 25% faster than that in MIRACL.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.3
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pp.419-426
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2021
A high-performance elliptic curve cryptography processor (HP-ECCP) was designed to support five field sizes of 192, 224, 256, 384 and 521 bits over GF(p) defined in NIST FIPS 186-2, and it provides eight modes of arithmetic operations including ECPSM, ECPA, ECPD, MA, MS, MM, MI and MD. In order to make the HP-ECCP resistant to side-channel attacks, a modified left-to-right binary algorithm was used, in which point addition and point doubling operations are uniformly performed regardless of the Hamming weight of private key used for ECPSM. In addition, Karatsuba-Ofman multiplication algorithm (KOMA), Lazy reduction and Nikhilam division algorithms were adopted for designing high-performance modular multiplier that is the core arithmetic block for elliptic curve point operations. The HP-ECCP synthesized using a 180-nm CMOS cell library occupied 620,846 gate equivalents with a clock frequency of 67 MHz, and it was evaluated that an ECPSM with a field size of 256 bits can be computed 2,200 times per second.
The ESES system has been developed to supply a digital signature function, an encryption function, and a library of cryptographic primitives and algorithm for securing an XML document and the existing non-XML documents that are exchanged in the electronic commerce. In this paper, we will introduce the overview of ESES system and explain how the ESES processes to offer security services Finally we\`ll conclude our talk by presenting the summary and further works.
The finite-field multiplication can be applied to the wide range of applications, such as signal processing on communication, cryptography, etc. However, an efficient algorithm and the hardware design are required since the finite-field multiplication takes much time to compute. In this paper, we propose a radix-4 systolic multiplier on $GF(2^m)$ with comparative area and performance. The algorithm of the proposed standard-basis multiplier is mathematically developed to map on low-cost systolic cell, so that the proposed systolic architecture is suitable for VLSI design. Compared to the bit-serial and digit-serial multipliers, the proposed multiplier shows relatively better performance with low cost. We design and synthesis $GF(2^{193})$ finite-field multiplier using Hynix $0.35{\mu}m$ standard cell library and the maximum clock frequency is 400MHz.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.8
no.2
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pp.112-121
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2003
Information Protection and cryptography technology is developed with if but solved problem of real time processing and secret maintain. Therefore this paper is Proposed new PRN-SEED(Pseudo-Random Number-SEED) for the increasing secret rate and processing rate perform performance analysis with existed other cryptography algorithms. Proposed new PRN-SEED crypto-algorithm increase in the processing rate than existed algorithms use bit and byte mixed operation with RNG(Random Number Generator). PRN-SEED that performs simultaneous operations have higher 1.03 in the processing rate and 2 in the cryptosystem performance than existed cryptosystems. Implementation for PRN-SEED use Synopsys Design Analyser Ver. 1999.10, samsung KG75 library and Synopsys VHDL Debegger. As a simulation result, symmetric cryptosystem DES operate 416Mbps at the 40MHz and Rijndael operate 612Mbps at the 50MHz. PRN-SEED cryptosystem have gate counting 10K and operate 430Mbps at the 40MHz and 630Mbps at the 50MHz.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.22
no.1
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pp.100-108
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2018
This paper describes a design of scalable RSA public-key cryptography processor supporting four key lengths of 512/1,024/2,048/3,072 bits. The modular multiplier that is a core arithmetic block for RSA crypto-system was designed with 32-bit datapath, which is based on the CIOS (Coarsely Integrated Operand Scanning) Montgomery modular multiplication algorithm. The modular exponentiation was implemented by using L-R binary exponentiation algorithm. The scalable RSA crypto-processor was verified by FPGA implementation using Virtex-5 device, and it takes 456,051/3,496347/26,011,947/88,112,770 clock cycles for RSA computation for the key lengths of 512/1,024/2,048/3,072 bits. The RSA crypto-processor synthesized with a $0.18{\mu}m$ CMOS cell library occupies 10,672 gate equivalent (GE) and a memory bank of $6{\times}3,072$ bits. The estimated maximum clock frequency is 147 MHz, and the RSA decryption takes 3.1/23.8/177/599.4 msec for key lengths of 512/1,024/2,048/3,072 bits.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.11
no.5
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pp.17-30
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2001
In this paper, we implemented a scalar multiplier needed at an elliptic curve cryptosystem over standard basis in $GF(2^{163})$. The scalar multiplier consists of a radix-16 finite field serial multiplier and a finite field inverter with some control logics. The main contribution is to develop a new fast finite field inverter, which made it possible to avoid time consuming iterations of finite field multiplication. We used an algorithmic transformation technique to obtain a data-independent computational structure of the Extended Euclid GCD algorithm. The finite field multiplier and inverter shown in this paper have regular structure so that they can be easily extended to larger word size. Moreover they can achieve 100% throughput using the pipelining. Our new scalar multiplier is synthesized using Hyundai Electronics 0.6$\mu\textrm{m}$ CMOS library, and maximum operating frequency is estimated about 140MHz. The resulting data processing performance is 64Kbps, that is it takes 2.53ms to process a 163-bit data frame. We assure that this performance is enough to be used for digital signature, encryption & decryption and key exchange in real time embedded-processor environments.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.11
no.6
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pp.77-87
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2001
This paper describes a design of cryptographic processor that implements the Rijndael cipher algorithm, the Advanced Encryption Standard algorithm. It can execute both encryption and decryption, and supports only 128-bit block and 128-bit keys. As the processor is implemented only one round, it must iterate 11 times to perform an encryption/decryption. We implemented the ByteSub and InvByteSub transformation using the algorithm for minimizing the increase of area which is caused by different encryption and decryption. It could reduce the memory size by half than implementing, with only ROM. We estimate that the cryptographic processor consists of about 15,000 gates, 32K-bit ROM and 1408-bit RAM, and has a throughput of 1.28 Gbps at 110 MHz clock based on Samsung 0.5um CMOS standard cell library. To our knowledge, this offers more reduced memory size compared to previously reported implementations with the same performance.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.30
no.3C
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pp.176-184
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2005
In this paper, we implemented an Elliptic Curve Cryptography(ECC) processor for Digital Transmission Contents Protection (DTCP), which is a standard for protecting various digital contents in the network. Unlikely to other applications, DTCP uses ECC algorithm which is defined over GF(p), where p is a 160-bit prime integer. The core arithmetic operation of ECC is a scalar multiplication, and it involves large amount of very long integer modular multiplications and additions. In this paper, the modular multiplier was designed using the well-known Montgomery algorithm which was implemented with CSA(Carry-save Adder) and 4-level CLA(Carry-lookahead Adder). Our new ECC processor has been synthesized using Samsung 0.18 m CMOS standard cell library, and the maximum operation frequency was estimated 98 MHz, with the size about 65,000 gates. The resulting performance was 29.6 kbps, that is, it took 5.4 msec to process a 160-bit data frame. We assure that this performance is enough to be used for digital signature, encryption and decryption, and key exchanges in real time environments.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.43
no.3
s.345
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pp.40-47
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2006
The finite-field multiplication can be applied to the elliptic curve cryptosystems. However, an efficient algorithm and the hardware design are required since the finite-field multiplication takes much time to compute. In this paper, we propose a radix-4 systolic multiplier on $GF(2^m)$ with comparative area and performance. The algorithm of the proposed standard-basis multiplier is mathematically developed to map on low-cost systolic cells, so that the proposed systolic architecture is suitable for VLSI design. Compared to the bit-parallel, bit-serial and systolic multipliers, the proposed multiplier has relatively effective high performance and low cost. We design and synthesis $GF(2^{193})$ finite-field multiplier using Hynix $0.35{\mu}m$ standard cell library and the maximum clock frequency is 400MHz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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