Loading...

Efficient Implementation of Elliptic Curve Cryptography

Salarifard, Raziyeh | 2019

2961 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 51975 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Bayat-Sarmadi, Siavash
  7. Abstract:
  8. Elliptic curve cryptography (ECC) has received attention because it can achieve the same security level as other classical asymmetric methods while using a key with smaller length. Although ECC is more efficient compared to AlGemal and RSA cryptosystems, fast computation of ECC is always desirable. Point multiplication is an essential operation in cryptographic computations. Low-latency and low-complexity multiplication architectures lead to more efficient cryptosystems.In this thesis, a fixed-base comb point multiplication method has been used to perform regular point multiplication. Additionally, two low-complexity (LC) and low-latency (LL) architectures for the regular point multiplication using fixed-base comb method have been proposed.The point multiplication architectures have been implemented using field- programmable gate array (FPGA). The LC architecture implementation results over GF(2233), GF(2163), and GF(2283) show 62%, 46%, and 152% efficiency improvement, respectively. In addition, the LL architecture has 55%, 44%, and 76% reduction in point multiplication required time, respectively, over GF(2233), GF(2163), and GF(2283). Additionally, in this thesis, a high-throughput lowcomplexity unified field multiplier for triangular and dual bases is presented, and is referred to as basic architecture. Moreover, structurally improved architectures have been proposed, which have smaller time complexity than basic ones. This is achieved by the use of parallel processing method. Moreover, a low latency Karatsuba-Ofman based field multiplier (KOM) and an efficient point multiplication on Curve25519 have been proposed. The improvements have been achieved mainly due to the proposed low latency pipelined KOM and an efficient scheduling of
    field operations.s
  9. Keywords:
  10. Elliptic Curve Cryptography ; Fixed-Based Point Multiplication ; Field Multiplication ; High Efficiency Implementation

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست جدول‌ها
  • مقدمه
    • معرفی مساله
    • رویکردهای حل مساله
      • افزایش کارایی الگوریتم ضرب نقطه‌ای
      • افزایش کارایی با استفاده از زمان‌بندی عملیات
      • افزایش کارایی ضرب میدانی
    • روش‌های پیشنهادی
      • میدان دودویی
      • میدان اول
    • ساختار رساله
  • آشنایی با رمزنگاری خم بیضوی
    • میدان متناهی
    • پایه‌های مختلف در میدان متناهی
      • پایه چند جمله‌ای
    • پایه دوگان
    • پایه مثلثی
    • خم بیضوی بر روی میدان‌های دودویی
    • ضرب نقطه‌ای
      • ضرب نقطه‌ای با نقطه پایه نامشخص
      • ضرب نقطه‌ای با نقطه پایه ثابت
    • سیستم‌های مختصاتی
    • دو برابر نمایی نقطه‌ای
    • جمع نقطه‌ای
    • ضرب‌کننده میدان متناهی
      • ضرب‌کننده میدان دودویی در پایه چندجمله‌ای
    • عمل جمع و مجذور در میدان متناهی
    • عمل معکوس در میدان متناهی
    • عملیات خم۲۵۵۱۹
      • عملیات گروهی خم۲۵۵۱۹
      • بررسی مقاومت ضرب نقطه‌ای در برابر حملات توانی ساده، زمانی و تحلیل توان تفاضلی
    • جمع‌بندی
  • کارهای پیشین
    • افزایش کارایی الگوریتم ضرب نقطه‌ای
    • بهبود زمان‌بندی ضرب نقطه‌ای
    • افزایش کارایی ضرب میدانی
    • جمع‌بندی
  • ارزیابی اثر الگوریتم ضرب نقطه‌ای بر افزایش کارایی رمزنگار خم بیضوی
    • الگوریتم ضرب نقطه‌ای شانه‌ای با نقطه مبنای ثابت
    • الگوریتم پیشنهادی ضرب نقطه‌ای با نقطه مبنای متغیر
    • بررسی مقاومت الگوریتم پیشنهادی نسبت به حملات توانی ساده و زمانی
    • ارزیابی الگوریتم پیشنهادی
    • معماری الگوریتم پیشنهادی
      • معماری با پیچیدگی کم
      • معماری با تاخیر کم
    • جمع‌بندی
  • ارزیابی اثر زمان‌بندی عملیات بر افزایش کارایی رمزنگار خم بیضوی
    • زمان‌بندی عملیات در میدان دودویی
      • معماری LC
      • معماری LL
    • زمان‌بندی عملیات در میدان اول
      • زمان‌بندی عملیات در گراف وابستگی داده
      • معماری مقاوم در برابر حملات توان تفاضلی
      • تحلیل پیچیدگی معماری ضرب نقطه‌ای روی خم۲۵۵۱۹
      • بررسی نتایج
    • جمع‌بندی
  • ارزیابی اثر ضرب میدانی بر افزایش کارایی رمزنگار خم بیضوی
    • ارزیابی اثر ضرب در میدان دودویی
      • ضرب در پایه مثلثی
      • ضرب در پایه دوگان
      • معماری ضرب میدانی یکتا با استفاده از سه جمله‌ای‌ها
      • معماری ضرب میدانی یکتا با استفاده از پنج جمله‌ای‌ها
      • ضرب‌کننده ساختار بهبود یافته برای سه‌جمله‌ای‌ها
      • ضرب‌کننده ساختار بهبود یافته برای پنج‌جمله‌ای‌ها
      • بررسی نتایج
    • ارزیابی اثر ضرب میدانی در میدان اول
      • الگوریتم کاراتسوبای پیشنهادی
      • معماری ضرب کاراتسوبای پیشنهادی
    • جمع‌بندی
  • نتیجه‌گیری و کارهای آتی
    • جمع‌بندی
      • افزایش کارایی الگوریتم ضرب نقطه‌ای
      • افزایش کارایی زمان‌بندی مولفه‌ها
      • افزایش کارایی ضرب میدانی
    • کارهای آتی
      • میدان دودویی
      • میدان اول
  • مراجع
  • واژه‌نامه انگلیسی به فارسی
  • واژه‌نامه فارسی به انگلیسی
...see more