Design of RSA cryptographic circuit for small chip area using refined Montgomery algorithm

This paper describes an efficient method to implement a hardware circuit of RSA public key cryptographic algorithm, which is important to public-key cryptographic system for an authentication, a key exchange and a digital signature. The RSA algorithm needs a modular exponential for its cryptographic operation, and the modular exponential operation is consists of repeated modular multiplication. In a numerous algorithm to compute a modular multiplication, the Montgomery algorithm is one of the most widely used algorithms for its conspicuous efficiency on hardware implementation. Over the past a few decades a considerable number of studies have been conducted on the efficient hardware design of modular multiplication for RSA cryptographic system. But many of those studies focused on the decrease of operating time for its higher performance. The most important thing to design a hardware circuit, which has a limit on a circuit area, is a trade off between a small circuit area and a feasible operating time. For these reasons, we modified the Montgomery algorithm for its efficient hardware structure for a system having a limit in its circuit area and implemented the refined algorithm in the IESA system developed for ETRI's smart card emulating system.

개선된 몽고메리 알고리즘을 이용한 저면적용 RSA 암호 회로 설계

본 논문에서는 공개키 암호 시스템에서 인증, 키 교환 및 전자 서명을 위해 사용되는 RSA 공개키 암호 알고리즘의 효율적인 하드웨어 구현 방법에 대해 기술하였다. RSA 공개키 알고리즘은 모듈러 멱승 연산에 의해 계산되어지며, 모듈러 멱승 연산은 반복적인 모듈러 곱셈 연산을 필요로 한다. 모듈러 곱셈 구현을 위한 많은 알고리즘 중, 하드웨어 구현의 효율성 때문에 Montgomery 알고리즘이 많이 사용되어지고 있다. 지금까지 몽고메리 알고리즘을 이용하여 고성능의 RSA 암호회로를 설계하는 연구는 많이 수행되어 왔으나, 대부분의 연구가 시스템의 고성능을 위한 연산 시간의 감소에 중점을 두고있다. 하드웨어 구현에 제한이 있는 시스템에서 하드웨어 설계 시 가장 고려해야 할 사항은 시스템의 성능과 면적을 고려한 설계이다. 이러한 이유로, 본 논문에서는 기존의 Montgomery 알고리즘을 저면적 회로에 적합한 구조로 개선하였으며, 개선된 알고리즘을 이용하여 ETRI에서 개발한 스마트 카드용 에뮬레이팅 시스템인 IESA 시스템에 적용하여 검증하였다.