抗SPA攻击的Twisted Edwards曲线标量乘法实现

椭圆曲线密码（Elliptic Curve Cryptography,ECC）是一种非对称密码,在信息安全领域中扮演着越来越重要的角色。目前对椭圆曲线密码的研究大多针对Weierstrass曲线,对于Twisted Edwards曲线的研究较少。针对Twisted Edwards曲线上标量乘法的效率及安全性,将Twisted Edwards曲线转换为Montgomery曲线,并采用Montgomery标量乘法在每次循环中都固定进行点加和倍点计算,从而能够抵抗简单能量攻击（Simple Power Analysis,SPA）。最后在复旦微电子公司型号为JFM7K325T的现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）中进行了实现和测试。结果表明,该方法能达到较理想的效果。     

Edwards曲线安全快速标量乘法运算算法——EDSM

对Edwards曲线上标量乘法的安全及快速算法进行研究,首先提出新的倍点及点加公式,分析表明,其运算效率优于Edwards曲线上的已有公式;其次给出一种新的安全快速的标量乘法运算算法--EDSM算法;最后将EDSM算法与改进的Montgomery算法以及已有的安全快速算法在安全性和效率上进行比较,结果表明,EDSM算法在运算效率方面和安全性方面均有显著的提高.     

基于Markov链的椭圆曲线标量乘法算法性能分析

在椭圆曲线密码系统中,采用规范重编码、滑动窗口等优化技术可以有效提高椭圆曲线上点的标量乘法k·P的运算性能,但在实现中,需要对不同优化技术的算法性能进行定量分析,才能确定标量乘法的最优实现.本文运用Markov链对标量k规范重编码表示的滑动窗口划分过程进行了建模,提出了一种对椭圆曲线标量乘法的平均算法性能进行定量分析的方法,并运用该方法分析了不同参数下标量乘法运算的平均性能,计算了滑动窗口的最优窗口大小.最后,通过比较说明,采用规范重编码和滑动窗口技术的椭圆曲线标量乘法的运算开销比用m-ary法少10.32~17.32％,比单纯采用滑动窗口法也要少4.53~8.40％.     

一类超椭圆曲线上的快速除子标量乘

 除子标量乘是超椭圆曲线密码体制中的关键运算.基于单除子标量乘的思想,将Duursma与Sakurai给出的关于奇素数域上一类特殊超椭圆曲线上的一个除子标量乘算法推广到奇素数域扩域上更一般的此类超椭圆曲线上,得到了两个效率更高的公式化的除子标量乘新算法.这两算法所需的运算量比二元法降低12%以上.     

标量乘法的FPGA实现

从实际应用出发,研究了椭圆曲线标量乘法算法的FPGA的实现。采用P1363推荐的GF(2163)上的Koblitz曲线,首先设计了一个精简指令集的微处理器IP核,利用此指令集编程实现标量乘法,最终实现的标量乘法需要8 830个ALUT和5 575个register,运行一次标量乘法的时间为184.52μs。与其他文献的标量乘法运算的硬件实现相比,实现的标量乘法运算在资源速度综合方面具有较大的优势。     

优化扩域上椭圆曲线标量乘的一个新算法

提出了一种优化扩域上椭圆曲线标量乘的新算法.算法基于Frobenius映射和二进制串的逻辑操作.文中对这个算法给出了细致精确的分析,而且在此基础上对新算法作了进一步改进.最后从理论分析和实际仿真两个方面就新算法和传统算法进行了比较.指出新算法执行时间比传统的φ-adic算法要少20%到40%.     

GF(p)上安全椭圆曲线及其基点的选取

椭圆曲线密码体制的研究与实现已逐渐成为公钥密码体制研究的主流,适用于密码的安全椭圆曲线及其基点的选取,是椭圆曲线密码实现的基础。在该文中,作者讨论了大素数域上的安全椭圆曲线的选取算法和基点的选取,并借助于MIRACL系统利用标准C语言对它们成功实现。     

有限域GF（q）上安全椭圆曲线的选取

椭圆曲线密码体制是安全性最高的公钥密码体制,它的安全性是基于椭圆曲线上的离散对数问题,同时椭圆曲线参数的选择对系统的安全性也至关重要。本文首先介绍了椭圆曲线密码体制的基本概念和相关数论知识,其次阐述了选择安全椭圆曲线的原则,最后详细介绍了如何通过选取合适的椭圆曲线参数来产生安全椭圆曲线,并对这些参数的合理性进行了验证。结果表明,按照这种方式所选取的椭圆曲线,抵御现有算法攻击能力大大增强。     

基于快速标量乘算法的椭圆曲线数字签名方案

计算标量乘kP是ECC快速实现的关键,也是ECC研究的热点问题。文中介绍了基于Montgomery思想的快速标量乘算法,重点介绍了白国强等人的运算多标量乘kP+lQ的算法,并分析了其局限性,同时对其进行了改进。在此基础上,设计了一种分段快速标量乘算法,将改进的算法与分段标量乘算法运用到ECDSA中。经分析验证,分段快速标量乘算法,提高了效率,对ECDSA的快速实现具有一定意义。     

用替换标量加速椭圆曲线点乘的研究

在优化有限域上椭圆曲线点乘的研究中,寻找标量的等价表示形式以减少点加和倍点运算的数量一直是关注的热点。因为点乘运算在一个H阶有限群中,利用有限群的性质,Q=kP=（n-k）（-P）。对于椭圆曲线,n-k和-P容易计算,于是计算点乘的标量k可以替换为n-k。因此,计算点乘时可通过选取代价更小的标量来减少计算量。理论和实验研究表明,替换标量可在微小的开销下使通常的重复倍加点算法的点加次数平均减少约5％。     

一种Montgomery型椭圆曲线的高效标量乘算法

椭圆曲线标量乘法是椭圆曲线密码系统的基本运算,安全高效的标量乘法将直接提高椭圆曲线密码系统的效率和安全性.本文将Fibonacei数列的概念进行了扩展,提出了Fibonacci型数列的概念,并用Fibonaeei型数列将Montgomery型曲线上点的加法运算公式进行了简化,得到了新的点加公式fibAdd.利用黄金比率...     

基于边信道原子的椭圆曲线标量乘算法

提出了一种能够抵抗简单能量分析攻击的边信道原子结构,减少了椭圆曲线密码体制中标量乘的倍点和点加运算次数,从而节省了运算时间,最后通过调用Crypto++库函数,对于NIST提供的160 bit素域上椭圆曲线编程实现算法,发现此算法的效率比Montgomery Ladder算法提高了37.6%。     

Improved Scalar Multiplication on Elliptic Curves Defined over F2mn

We propose two improved scalar multiplication methods on elliptic curves over F_qn where q = 2^m using Frobenius expansion. The scalar multiplication of elliptic curves defined over subfield F_q can be sped up by Frobenius expansion. Previous methods are restricted to the case of a small m. However, when m is small, it is hard to find curves having good cryptographic properties. Our methods are suitable for curves defined over medium‐sized fields, that is, 10 ≤ m ≤ 20. These methods are variants of the conventional multiple‐base binary (MBB) method combined with the window method. One of our methods is for a polynomial basis representation with software implementation, and the other is for a normal basis representation with hardware implementation. Our software experiment shows that it is about 10% faster than the MBB method, which also uses Frobenius expansion, and about 20% faster than the Montgomery method, which is the fastest general method in polynomial basis implementation.     

Speeding up Scalar Multiplication in Genus 2 Hyperelliptic Curves with Efficient Endomorphisms

This paper proposes an efficient scalar multiplication algorithm for hyperelliptic curves, which is based on the idea that efficient endomorphisms can be used to speed up scalar multiplication. We first present a new Frobenius expansion method for special hyperelliptic curves that have Gallant‐Lambert‐Vanstone (GLV) endomorphisms. To compute kD for an integer k and a divisor D, we expand the integer k by the Frobenius endomorphism and the GLV endomorphism. We also present improved scalar multiplication algorithms that use the new expansion method. By our new expansion method, the number of divisor doublings in a scalar multiplication is reduced to a quarter, while the number of divisor additions is almost the same. Our experiments show that the overall throughputs of scalar multiplications are increased by 15.6 to 28.3 % over the previous algorithms when the algorithms are implemented over finite fields of odd characteristics.     

一种基于折半运算的Comb标量乘算法

通过将折半运算应用于Comb算法,提出了一种新的Comb标量乘算法,它可以提高域Fm2上的椭圆曲线标量乘法的效率.在预计算阶段和赋值阶段,新算法分别用高效的折半运算取代倍点运算.对新算法运行时间进行分析,并与传统的Comb算法进行比较,当窗口宽度w=4时,新算法效率提高58%~63%.     

有限域上的圆锥曲线的数乘运算

文中介绍了有限域上的圆锥曲线的点群结构及加法运算,给出了三种不同的方法计算加法,并进一步比较了他们在数乘运算中的效率。同时通过和椭圆曲线的比较,显示了圆锥曲线在点的运算方面具有明显的优势。