Especialização de arquiteturas para criptografia em curvas elipticas

• Main Author: Juliato, Marcio Rogerio
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 2006
• Subjects: Arquitetura de computador; Criptografia de chaves públicas; Computer architecture; Public key cryptography; Field programmable gate arrays
• Online Access: JULIATO, Marcio Rogerio. Especialização de arquiteturas para criptografia em curvas elipticas. 2006. 106 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/276274>. Acesso em: 7 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/276274

Orientador: Guido Costa Souza de Araujo === Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação === Made available in DSpace on 2018-08-07T08:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliato_MarcioRogerio_M.pdf: 2212870 bytes, checksum: a0f8b09f80dbc648772b9b3160c6fd8f (MD5) Previous issue date: 2006 === Resumo: O aumento na comunicação utilizando-se sistemas eletrônicos tem demandado a troca de informações cifradas, permitindo a comunicação entre dois sistemas desconhecidos através de um canal inseguro (como a Internet). Criptografia baseada em curvas elípticas (ECC) é um mecanismo de chave pública que requer apenas que as entidades, que desejam se comunicar, troquem material de chave que é autêntico e possuem a propriedade de ser computacionalmente infactível descobrir a chave privada somente com informações da chave pública. A principal operação de sistemas ECC é a multiplicação de ponto (kP) que gasta 90% de seu tempo de execução na multiplicação em corpos finitos. Assim, a velocidade de um sistema ECC é altamente dependente do desempenho das operações aritméticas em corpos finitos. Nesse trabalho, estudamos a especialização de um processador NIOS2 para aplicações criptográficas em curvas elípticas. Mais precisamente,implementamos operações em corpos finitos e a multiplicação de pontos sobre F2163 como instruções especializadas e periféricos do NIOS2, e as analisamos em termos de área e speedup. Determinamos também, quais implementações s¿ao mais apropriadas para sistemas voltados a desempenho e para ambientes restritos. Nossa melhor implementação em hardware da multiplicação de pontos é capaz de acelerar o cálculo de kP em 2900 vezes, quando comparado com a melhor implementação em software executando no NIOS2. De acordo com a literatura especializada, obtivemos a mais rápida implementação da multiplicação de pontos sobre F2163 , comprovando que bases normais Gaussianas s¿ao bastante apropriadas para implementações em hardware === Abstract: The increase in electronic communication has lead to a high demand for encrypted information exchange between unfamiliar hosts over insecure channels (such as the Internet). Elliptic curve cryptography (ECC) is a public-key mechanism that requires the communicating entities exchange key material that is authentic and has the property of being computationally infeasible to determine the private key from the knowledge of the public key. The fundamental ECC operation is the point multiplication (kP), which spends around 90% of its running time in the finite field multiplication. Therefore, the speed of an ECC scheme is highly dependent on the performance of its underlying finite field arithmetic. In this work, we studied the specialization of the NIOS2 processor for ECC applications. More precisely, we implemented the finite field operations and the point multiplication over F2163 as NIOS2 custom instructions and peripherals, and thus, we analyzed them in terms of area and speedup. We also determined which implementations are best suited for performance-driven and area-constrained environments. Our best hardware implementation of the point multiplication is capable of accelerating the kP computation in 2900 times, when compared to the best software implementation running in the NIOS2. According to the literature, we obtained the fastest point multiplier in hardware over F2163 , proving that Gaussian normal bases are quite appropriate for hardware implementations === Mestrado === Arquitetura e Sistemas de Computação === Mestre em Ciência da Computação