Semi-systolic Architecture over GF

In this contributions, we propose a new MSB(most significant bit) algorithm based on AOP(All One Polynomial) and two parallel semi-systolic architectures to computes $AB^2$over finite field $GF(2^m)$. The proposed architectures are based on standard basis and use the property of irreducible AOP(All One Polynomial) which is all coefficients of 1. The proposed parallel semi-systolic architecture(PSM) has the critical path of $D_{AND2^+}D_{XOR2}$ per cell and the latency of m+1. The modified parallel semi-systolic architecture(WPSM) has the critical path of $D_{XOR2}$ per cell and has the same latency with PSM. The proposed two architectures, PSM and MPSM, have a low latency and a small hardware complexity compared to the previous architectures. They can be used as a basic architecture for exponentiation, division, and inversion. Since the proposed architectures have regularity, modularity and concurrency, they are suitable for VLSI implementation. They can be used as a basic architecture for algorithms, such as the Diffie-Hellman key exchange scheme, the Digital Signature Algorithm(DSA), and the ElGamal encryption scheme which are needed exponentiation operation. The application of the algorithms can be used cryptosystem implementation based on elliptic curve.

상에서 연산을 위한 세미시스톨릭 구조

본 논문에서는 유한체 GF(2$^{m}$ )상의 $AB^2$연산을 위해 AOP(All One Polynomial)에 기반한 새로운 MSB(most significant bit) 알고리즘을 제안하고, 제안한 알고리즘에 기반하여 두 가지 병렬 세미시스톨릭 어레이를 설계한다. 제안된 구조들은 표준기저에 기반하고 기약다항식으로는 계수가 모두 1인 m차의 기약다항식 AOP를 사용한다. 먼저, 병렬 세미시스톨릭 어레이(PSM)는 각 셀 당 $D_{AND2^+}D_{XOR2}$의 임계경로를 갖고 m+1의 지연시간을 가진다. 두 번째 구조인 변형된 병렬 세미시스톨릭 어레이(PSM)는 각 셀 당 $D_{XOR2}$의 임계경로를 갖지만 지연시간은 PSM과 같다. 제안된 두 구조 PSM과 MPSM은 지연시간과 임계경로 면에서 기존의 구조보다 효율적이다. 제안된 구조는 $GF(2^m)$ 상에서 효율적인 나눗셈기, 지수기 및 역원기를 설계하는데 기본 구조로 사용될 수 있다. 또한 구조 자체가 정규성, 모듈성, 병렬성을 가지기 때문에 VLSI구현에 효율적이다. 더욱이 제안된 구조는 유한체 상에서 지수 연산을 필요로 하는 Diffie-Hellman 키 교환 방식, 디지털 서명 알고리즘과 ElGamal 암호화 방식과 같은 알고리즘을 위한 기본 구조로 사용될 수 있다. 이러한 알고리즘을 응용해서 타원 곡선(Elliptic Curve)에 기초한 암호화시스템(Cryptosystem)의 구현에 사용될 수 있다.