低功耗rsa加密电路的设计与实现

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1、隶韵女·粤硕士学位论文万方数据低功耗RSA加密电路的设计与实现万方数据DesignandImplementationofaLowPower骼觚nc唰i0们打cun—I删一AThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLUOXiaosongSupervisedbyProf．YfⅢGJunSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数

2、据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：还爹耻日期：2殳“坶东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人

3、电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：轴师签名：弩飙州万方数据摘要便携式数字移动终端、移动支付等服务在互联网技术的推动下蓬勃发展，移动设备的安全性和保密性也越来越受到重视。RSA密码算法是目前应用最J“泛的公钥密码算法，为了将RSA加密技术应用于移动通信设备领域，本文从提高算法吞吐率和降低算法电路功耗两个方面，设计并实现了一种高能效的RS

4、A加密算法电路。RSA的核心算法是大数模乘运算，蒙哥马利(Montgomery)模乘算法基于加法和移位操作实现模乘运算，有效避免了求模计算中最耗时的试除运算，被认为是目前最高效的模乘算法。本文在借鉴国内外研究成果的基础上，进一步对Montgomery模乘算法进行了低功耗的优化，优化后的算法通过降低算法电路中进位保留加法器的级数，减少了核心数据通路所占用的资源，同时采用无效循环过滤的方法消除了算法中无效的累加循环，有效提高了算法的吞吐率并降低了算法电路的功耗。在电路实现方面，本文通过信号合并、资源复用以及时钟门控技术等方法对电路进行

5、了低功耗优化，有效降低了电路功耗。最后，本文基于对电路延时模型与电路功耗模型的分析，探索了一种充分利用电路延时冗余，通过工作电压的调整降低电路功耗的方法。本文基于优化后的Montgomery模乘算法实现了RSA加密电路的设计，完成了电路的功能仿真和功耗仿真。功能仿真在输入激励为随机密钥和随机明文时共进行200万次RSA加密运算，仿真结果显示电路的功能正确；基于标准单元库的功耗仿真结果表明，在工作频率为25MHz时电路的加密吞吐率为13．6kbps，功耗吞吐率比为O．53mW／kbps；最后，利用电路的延时冗余，通过丁作电压的调整使

6、电路的功耗吞吐率比最低下降至0．18mW／kbps。关键词：低功耗；RSA；蒙哥马利模乘；无效循环过滤：进位保留加法器：万方数据AbstractPersonalmobileservice，suchasportabledigitalmobileterminalsandmobilepaymentservices，isdevelopingrapidlywiththesupportoftheInternet．Atthesametime，thesecurityandprivacyofmobiledevicesisbecomingmorean

7、dmoreimportant．RSAencryptionalgorithmisthemostwidelyusedpublic-keycryptographyalgorithmatpresent．Withthroughputimprovedandpowerconsumptionreduced，thedesignandimplementationofalow·powerRSAencryptioncircuitappliedinthefieldofmobiledevicesispresentedinthispaper．Largeinte

8、germodularmultiplicationisthecoreoperationoftheRSAalgorithm．Montgomerymodularmultiplication，whichcompletethemodularmultiplic