Fast Bit-Serial Finite Field Multipliers

In cryptosystems based on finite fields, a modular multiplication operation is the most crucial part of finite field arithmetic. Also, in multipliers with resource constrained environments, bit-serial output structures are used in general. This paper proposes two efficient bit-serial output multipliers with the polynomial basis representation for irreducible trinomials. The proposed multipliers have lower time complexity compared to previous bit-serial output multipliers. One of two proposed multipliers requires the time delay of $(m+1){\cdot}MUL+(m+1){\cdot}ADD$ which is more efficient than so-called Interleaved Multiplier with the time delay of $m{\cdot}MUL+2m{\cdot}ADD$. Therefore, in elliptic curve cryptosystems and pairing based cryptosystems with small characteristics, the proposed multipliers can result in faster overall computation. For example, if the characteristic of the finite fields used in cryprosystems is small then the proposed multipliers are approximately two times faster than previous ones.

고속 비트-직렬 유한체 곱셈기

유한체 연산 기반의 암호시스템에서 곱셈 연산은 가장 주된 연산부로 구성된다. 또한 곱셈기 설계 환경의 자원이 제약적인 경우 비트-직렬 구조가 많이 고려된다. 본 논문은 기존의 비트-직렬 곱셈기에 비하여 작은 시간 복잡도를 가지는 삼항 기약 다항식 기반의 유한체 고속 비트-직렬 곱셈기를 제안한다. 제안하는 두 가지 타입의 곱셈기는 기존의 곱셈기에 비하여 시간 복잡도면에서는 모두 효율적이고, Interleaved 곱셈기의 $m{\cdot}MUL+2m{\cdot}ADD$ 시간지연 보다 작은 $(m+1){\cdot}MUL+(m+1){\cdot}ADD$ 시간 지연만으로 수행이 가능하다. 따라서 확장체의 표수가 작은 타원곡선 암호 시스템, 페어링 기반의 암호시스템에서 고속 동작가능하며, 표수가 2 또는 3인 경우 기존의 곱셈기 보다 대략 2배 빠르게 동작한다.