Low Complexity Digit-Parallel/Bit-Serial Polynomial Basis Multiplier

저복잡도 디지트병렬/비트직렬 다항식기저 곱셈기

  • 조용석 (영동대학교 정보통신사이버경찰학과)
  • Received : 2009.08.11
  • Accepted : 2010.03.17
  • Published : 2010.04.30

Abstract

In this paper, a new architecture for digit-parallel/bit-serial GF($2^m$) multiplier with low complexity is proposed. The proposed multiplier operates in polynomial basis of GF($2^m$) and produces multiplication results at a rate of one per D clock cycles, where D is the selected digit size. The digit-parallel/bit-serial multiplier is faster than bit-serial ones but with lower area complexity than bit-parallel ones. The most significant feature of the digit-parallel/bit-serial architecture is that a trade-off between hardware complexity and delay time can be achieved. But the traditional digit-parallel/bit-serial multiplier needs extra hardware for high speed. In this paper a new low complexity efficient digit-parallel/bit-serial multiplier is presented.

본 논문에서는 GF($2^m$) 상에서 새로운 저복잡도 디지트병렬/비트직렬 곱셈기를 제안한다. 제안된 곱셈기는 GF($2^m$)의 다항식기저에서 동작하며, D 클럭 사이클마다 곱셈의 결과를 출력한다. 여기에서 D는 임의로 선택할 수 있는 디지트의 크기이다. 디지트병렬/비트직렬 곱셈기는 기존의 비트직렬 곱셈기 보다는 짧은 지연시간에 곱셈 의 결과를 얻을 수 있고, 비트병렬 곱셈기 보다는 적은 하드웨어로 구현할 수 있다. 따라서 회로의 복잡도와 지연 시간 사이에 적절한 절충을 꾀할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 기존의 디지트병렬/비트직렬 곱셈기는 속도 를 향상시키기 위하여 더 많은 하드웨어를 사용하였다. 본 논문에서는 하드웨어 복잡도를 낮춘 새로운 디지트병렬 /비트직렬 곱셈기를 설계한다.

Keywords

References

  1. 이만영, BCH 부호와 Reed-Solomon 부호, 민음사, 1988.
  2. S. Lin and D. Costello, Error Control Coding: Fundamentals and Applications, Pearson Prentice-Hall, 2004, 2nd ed.
  3. M. Benaissa and W. M. Lim, "Design of Flexible GF($2^m$) Elliptic Curve Cryptography Processors," IEEE Transactions on VLSI Systems, Vol.14, No.6, pp.659-662, June, 2006. https://doi.org/10.1109/TVLSI.2006.878235
  4. R. J. McEliece, Finite Fields for Computer Scientist and Engineers, Kluwer Academic, 1987.
  5. E. R. Berlekamp, "Bit-Serial Reed-Solomon Encoders," IEEE Transactions on Information Theory, Vol.28, pp.869-874, November, 1982. https://doi.org/10.1109/TIT.1982.1056591
  6. T. K. Truong, L. J. Deutsch, I. S. Reed, I. S. Hsu, K. Wang, and C. S. Yeh, "The VLSI Implementation of a Reed-Solomon Encoder Using Berlekamp's Bit-Serial Multiplier Algorithm," IEEE Transactions on Computers, Vol.33, No.10, pp.906-911, October, 1984.
  7. C. C. Wang, T. K. Truong, H. M. Shao, L. J. Deutsch, J. K. Omura, and I. S. Reed, "VLSI Architectures for Computing Multiplications and Inverses in GF(2m)," IEEE Transactions on Computers, Vol.34, No.8, pp.709-716, August, 1985.
  8. Yong Suk Cho and Sang Kyu Park, "Design of GF(2m) Multiplier Using Its Subfields," Electronics Letters, Vol.34, No.7, pp.650-651, April, 1998. https://doi.org/10.1049/el:19980521
  9. C. Paar, P. Fleischmann, P. Soria-Rodriguez, "Fast Arithmetic for Public-Key Algorithms in Galois Fields with Composite Exponents," IEEE Transactions on Computers, Vol.48, No.10, pp.1025-1034, October, 1999. https://doi.org/10.1109/12.805153
  10. 조용석, "다항식기저를 이용한 GF($2^m$) 상의 디지트병렬/비트직렬 곱셈기," 한국통신학회논문지, 제33권, 제11호, pp.892-897, 2008. 11.
  11. S. Moon, Y. Lee, J. Park, B. Moon and Y. Lee, "A Fast Finite Field Multiplier Architecture for High-security Elliptic Curve Cryptosystems," IEICE Transactions on Information and Systems, Vol.E85-D, No.2, pp.418-420, February, 2002.