• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.18 no.2
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• pp.41-46
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• 2013

Finite field multipliers are the basic building blocks in many applications such as error-control coding, cryptography and digital signal processing. Recently, many semi-systolic architectures have been proposed for multiplications over finite fields. Also, Montgomery multiplication algorithm is well known as an efficient arithmetic algorithm. In this paper, we induce an efficient multiplication algorithm and propose an efficient semi-systolic Montgomery multiplier based on polynomial basis. We select an ideal Montgomery factor which is suitable for parallel computation, so our architecture is divided into two parts which can be computed simultaneously. In analysis, our architecture reduces 30%~50% of time complexity compared to typical architectures.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.10a
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• pp.732-735
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• 2008

In order for fast calculation for the modular multiplication which plays an essential role in RSA cryptography algorithm, the Montgomery algorithm has been studed and developed in varous ways. Since there is no division operation in the algorithm, it is able to perform a fast modular multiplication. However, the Montgomery algorithm requires a few extra operations in the progress of which transformation from/to ordinary modular form to/from Montgomery form should be made. Concept of high radix operation can be considered by splitting the key size into word-defined units in the RSA cryptosystems which use longer than 1024 key bits. In this paper, We adopted the concept of operand scanning methods to enhance the traditional Montgomery algorithm. The methods consider issues of optimization, memory usage, and calculation time.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.3
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• pp.497-508
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• 2021

In this paper, we focus on optimizing the performance of CSURF, which uses the tweaked Montgomery curves. The projective version of elliptic curve arithmetic is slower on tweaked Montgomery curves than on Montgomery curves, so that CSURF is slower than the hybrid version of CSIDH. However, as the square-root Velu formula uses less number of ellitpic curve arithmetic than the standard Velu formula, there is room for optimization We optimize the square-root Velu formula and 2-isogeny formula on tweaked Montgomery curves. Our CSURFis 14% faster than the standard CSURF, and 10.8% slower than the CSIDH using the square-root Velu formula. The constant-time CSURF is 6.8% slower than constant-time CSIDH. Compared to the previous implementations, this is a remarkable result.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2004.04a
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• pp.382-384
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• 2004

최근 인터넷의 발달과 함께 인터넷 상에서의 데이터 보안에 대한 요구가 매우 증가되고 있다. 그래서 공개키 또는 비밀키 알고리즘을 사용하여 데이터 보안을 해결하고 있다. 대부분의 공개키 알고리즘은 모듈러 연산들을 기반으로 살고 있으며 이 중 복잡도가 가장 높은 모듈러 멱승 연산은 모듈러 곱셈 연산을 반복 수행하여 계산된다. 그래서 모듈러 곱셈연산을 효율적으로 계산하기 위한 많은 방법들이 제안되어 왔으며 하드웨어 구현 시 속도와 효율성 문제로 몽고메리 곱셈기에 대한 연구가 주목을 받아 왔다. 현재 몽고메리 곱셈 알고리즘을 이용한 곱셈기는 대부분이 성능과 면적만을 고려한 구조로 보안성 향상을 위해 입력 데이터의 비트수 증가 시 곱셈기의 구조 변경이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 비트수 길이가 변하더라도 곱셈기 구조는 변함이 없는 GF(p)상에서의 Scalable한 몽고메리 곱셈기 구조를 제안한다. Sealable한 곱셈기의 구조는 FPGA와 같이 메모리를 포함하는 하드웨어 플랫폼에 적합하다. 제안된 구조는 Xilinx FPGA를 이용하여 하드웨어로 구현하며 ModelSim Tool을 통해 기능 및 타이밍 시뮬레이션을 수행한다.

• Proceedings of the Korea Multimedia Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.162-165
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• 2003

RSA 등의 공개키 암호화 시스템에서는 매우 큰 정수에 대해서 모듈러 멱승을 수행한다. 그러므로 모듈러 멱승을 효율적으로 구현하기 위하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 모듈러 멱승을 소프트웨어적으로 구현할 경우 시간적인 제약을 극복하지 못하므로, 이를 하드웨어로 구현하려는 연구도 많이 이루어지고 있는 추세이다. 몽고메리 곱셈 알고리즘은 비용이 많이 드는 모듈러 연산을 효율적으로 처리하고 있으므로 하드웨어적 구현에 현재 널리 쓰이고 있다. 몽고메리 곱셈 알고리즘은 내부적으로 당연히 곱셈연산을 주로 사용하기 때문에, 어떤 곱셈기를 사용하느냐가 성능에 영향을 미치게 한다. 본 논문에서는 몽고메리 곱셈기를 다양한 32비트 곱셈기를 적용해 보고, 성능 및 면적을 측정하였다. 이러한 측정 결과를 토대로 특정 응용에 알맞은 32비트 곱셈기를 적절히 선택하여 설계할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.17 no.1
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• pp.76-89
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• 2013

In this paper, we propose a novel optical fault detection scheme for RSA hardware based on Montgomery exponentiation, which can effectively detect optical fault injection during the exponent calculation. To protect the RSA hardware from the optical fault injection attack, we implemented integrity check logic for memory and optical fault detection logic for Montgomery-based multiplier. The proposed scheme is considered to be safe from various type of attack and it can be implemented with no additional operation time and small area overhead which is less than 3%.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.40 no.4
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• pp.51-57
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• 2003

The development of the communication network and the other network method can generate serious social problems. So, it is highly required to control security of network. These problems related security will be developed and keep up to confront with anti-security field such as hacking, cracking. The way to preserve security from hacker or cracker without developing new cryptographic algorithm is keeping the state of anti-cryptanalysis in a prescribed time by means of extending key-length. In this paper, we proposed M3 algorithm for the reduced processing time in the montgomery multiplication part. Proposed M3 algorithm using the matrix function M(.) and lookup table perform optionally montgomery multiplication with repeated operation. In this result, modified repeated operation part produce 30% processing rate than existed montgomery multiplicator. The proposed montgomery multiplication structured unit array method in carry generated part and variable length multiplication for eliminating bottle neck effect with the RSA cryptosystem. Therefore, this proposed montgomery multiplier enforce the real time processing and prevent outer cracking.

• Proceedings of the Korea Society for Industrial Systems Conference
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• 2002.06a
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• pp.190-194
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• 2002

Multiplication in Galois Field GF(2/sup m/) is a primary operation for many applications, particularly for public key cryptography such as Diffie-Hellman key exchange, ElGamal. The current paper presents a new architecture that can process Montgomery multiplication over GF(2/sup m/) in m clock cycles based on cellular automata. It is possible to implement the modular exponentiation, division, inversion /sup 1)/architecture, etc. efficiently based on the Montgomery multiplication proposed in this paper. Since cellular automata architecture is simple, regular, modular and cascadable, it can be utilized efficiently for the implementation of VLSI.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 1999.10a
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• pp.646-648
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• 1999

본 논문에서는 RSA 암호 알고리즘의 핵심 계산 과정인 모듈로 곱셈 연산의 효율적인 하드웨어 구현을 위해 새로운 알고리즘과 하드웨어 구조를 제시한다. 기존의 몽고메리 알고리즘이 LSB 우선 방법을 사용한 것과는 달리 여기서는 MSB 우선 방법을 사용하였으며, RSA 암호 시스템에서 키가 일정 기간 동안 변하지 않고 유지된다는 점에 착안해 계수(Modulus)에 대한 보수(Complements)를 미리 계산해 놓고 이를 이용하여 모듈로 감소 처리를 간단히 덧셈으로 치환하도록 하였다. 보수들을 저장할 몇 개의 레지스터와 그들 중 하나를 선택하기 위한 간단한 멀티플렉서(Multiplexer)만을 추가함으로써 몽고메리 알고리즘이 안고 있는 홀수 계수 조건과 사후 연산이라는 번거로움을 없앨 수 있다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 하드웨어 복잡도가 몽고메리 알고리즘과 비슷하며 그 내부 계산 구조를 보여주는 DG(Dependence Graph)의 지역 연결성 (Local Connection), 모듈성(Modularity), 데이터의 규칙적 종속성 (Regular Data Dependency)등으로 인한 실시간 고속 처리를 위한 VLSI 구현에 적합하다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2004.05a
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• pp.1003-1006
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• 2004

본 논문에서는 몽고메리 모듈러 곱셈(Montgomery Modular Multiplication) 알고리즘을 이용하여 효율적인 모듈러 곱셈기를 제안한다. 본 논문에서 제안한 곱셈기는 프로그램 가능한 셀룰라 오토마타(Programmable Cellular Automata, PCA)를 기반의 구조로 설계되어 하드웨어 복잡도를 줄이고, 곱셈시 몽고메리 알고리즘을 이용하여 일반적인 나눗셈 없이 모듈러 연산을 수행하여 시간 복잡도를 최소화 한다. 제안된 곱셈기는 시간적, 공간적인 면에서 간단하고 효과적으로 구성되어 지수연산을 위한 하드웨어의 하부구조나 오류 수정 코드(Error Correcting Code)의 연산에서 효율적으로 이용될 수 있을 것이다.