In this paper, we propose a multiplication scheme based on cellular automata and propose high speed multiplication scheme and exponentiation scheme using a optimal normal basis. And then EIGamal signature scheme is implemented by proposed schemes. A proposed multiplication and exponentiation scheme based on cellular automata can be used in restricted computing environments such that basis is frequently changed and cryptosystem and multimedia applications that are required high speed operations.
Seo, Hwa-jeong;Kwon, Hyeok-dong;Jang, Kyoung-bae;Kim, Hyunjun
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.31
no.3
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pp.473-480
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2021
To achieve the high-speed implementation of post-quantum cryptography, primitive operations should be tailored to the architecture of the target processor. In this paper, we present the optimized implementation of multiplier operation on RISC-V processor for post-quantum cryptography. Particularly, the column-wise multiplication algorithm is optimized with the primitive instruction of RISC-V processor, which improved the performance of 256-bit and 512-bit multiplication by 19% and 8% than previous works, respectively. Lastly, we suggest the instruction extension for the high-speed multiplication on the RISC-V processor.
This paper is about a high-speed MAC (multiplier and accumulator) design applying radix-4 and radix-8 Booth's algorithm at the same time. The optimized hybrid radix design for high speed MAC has taken advantage of both a radix-4 and a radix-8 architectures. A radix-4 architecture meets high-speed, but it takes much more power and chip area than a radix-8 architecture. A radix-8 architecture needs less power and chip area than the other, but it has a bottleneck of generating three times the multiplicand problem. An optimized hybrid architecture performs the radix-4 multiplication partially in parallel with the generation of three times the multiplicand for use of the radix-8 multiplication. It reduces the concerned bit width of multiplier in radix-8 multiplication.
This paper is about a high-speed MAC (multiplier and accumulator) design applying radix-4 and radix-8 Booth's algorithm at the same time. The optimized hybrid radix design for high speed MAC has taken advantage of both a radix-4 and a radix-8 architectures. A radix-4 architecture meets high-speed, but it takes much more power and chip area than a radix-8 architecture. A radix-8 architecture needs less power and chip area than the other, but it has a bottleneck of generating three times the multiplicand problem. An optimized hybrid architecture performs tile radix-4 multiplication partially in parallel with the generation of three times the multiplicand for use of tile radix-8 multiplication. It reduces the concerned bit width of multiplier in radix-8 multiplication.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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v.9
no.1
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pp.925-927
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2005
The study is about a finite field multiplying unit, which performs a calculation t-times as fast as the Mastrovito's multiplier architecture, suggesting and using the 2-times faster multiplier architecture. Former studies on finite field multiplication architecture includes the serial multiplication architecture, the array multiplication architecture, and the hybrid finite field multiplication architecture. Mastrovito's serial multiplication architecture has been regarded as the basic architecture for the finite field multiplication, and in order to exploit parallelism, as much resources were expensed to get as much speed in the finite field array multipliers. The array multiplication architecture has weakness in terms of area/performance ratio. In 1999, Parr has proposed the hybrid multipcliation architecture adopting benefits from both architectures. In the hybrid multiplication architecture, the main hardware frame is based on the Mastrovito's serial multiplication architecture with smaller 2-dimensional array multipliers as processing elements, so that its calculation speed is fairly fast costing intermediate resources. However, as the order of the finite field, complex integers instead of prime integers should be used, which means it cannot be used in the high-security applications. In this paper, we propose a different approach to devise a finite field multiplication architecture using Mastrovito's concepts.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.15
no.4
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pp.212-216
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2017
In this paper, we introduce novel techniques to improve the high performance of AE functions on modern high-end IoT platforms (ARM-NEON), which support SIMD and cryptography instruction sets. For the Sophie Germain Counter Mode of operation (SGCM), counter modes of encryption and prime field multiplication are required. We chose the Montgomery multiplication for modular multiplication. We perform Montgomery multiplication in a parallel way by exploiting both the ARM and NEON instruction sets. Specifically, the NEON instruction performed 128-bit integer multiplication and the ARM instruction performed Montgomery reduction, simultaneously. This approach hides the latency for ARM in the NEON instruction set. For a high-speed counter mode of encryptions for both AE functions, we introduced two-level computations. When the tasks were large volume, we switched to the NEON instruction to execute the encryption operations. Otherwise, we performed the encryptions on the ARM module.
A new on-the-fly conversion algorithm is proposed, and high-speed array multipliers with the on-the-fly conversion are presented. The new on-the-fly conversion logic is used to speed up carry-propagate addition at the last stage of multiplication, and provides constant delay independent of the number of input bits. In this paper, the multiplication architecture and the on-the-fly conversion algorithm are presented and discussed in detail. The proposed architecture has multiplication time of (n +1)$t_{FA}$, Where n is the number of input bits and $t_{FA}$ is the delay of a full adder. According to our comparative performance evaluation, the proposed architecture has shorter delay and requires less area than the conventional array multiplier with on-the-fly conversion.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.14
no.3
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pp.628-636
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2010
In this paper, we present a new type high speed parallel multiplier for performing the multiplication of two polynomials using standard basis in the finite fields GF($2^m$). Prior to construct the multiplier circuits, we design the basic cell of vector code generator(VCG) to perform the parallel multiplication of a multiplicand polynomial with a irreducible polynomial and design the partial product result cell(PPC) to generate the result of bit-parallel multiplication with one coefficient of a multiplicative polynomial with VCG circuits. The presented multiplier performs high speed parallel multiplication to connect PPC with VCG. The basic cell of VCG and PPC consists of one AND gate and one XOR gate respectively. Extending this process, we show the design of the generalized circuits for degree m and a simple example of constructing the multiplier circuit over finite fields GF($2^4$). Also, the presented multiplier is simulated by PSpice. The multiplier presented in this paper uses the VCGs and PPCS repeatedly, and is easy to extend the multiplication of two polynomials in the finite fields with very large degree m, and is suitable to VLSL.
Kim, Ik Hwan;Cho, Il Hwan;Hong, Sang Jeen;Seo, Dong-Sun
Journal of the Optical Society of Korea
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v.18
no.5
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pp.611-615
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2014
We report high-speed pulse train generation from a relatively low-speed 10-GHz mode-locked laser by means of line-by-line spectral coding. To increase the pulse repetition rate multiplication (RRM) factor, we combine coding schemes for both spectral intensity and phase by placing a simple mask at the coder focal plane. The resulting RRM factor, determined by multiplying the RRM factors of the individual coding schemes, rises as high as 16. To verify the generated pulses, the optical spectra and autocorrelation traces are examined.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.27
no.3C
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pp.256-262
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2002
This paper presents a novel radix-4 modular multiplication algorithm based on the sign estimation technique (3). The sign estimation technique detects the sign of a number represented in the form of a carry-sum pair. It can be implemented with 5-bit carry look-ahead adder. The hardware speed of the cryptosystem is dependent on the performance modular multiplication of large numbers. Our algorithm requires only (n/2+3) clock cycle for n bit modulus in performing modular multiplication. Our algorithm out-performs existing algorithm in terms of required clock cycles by a half, It is efficient for modular exponentiation with large modulus used in RSA cryptosystem. Also, we use high-speed adder (7) instead of CPA (Carry Propagation Adder) for modular multiplication hardware performance in fecal stage of CSA (Carry Save Adder) output. We apply RL (Right-and-Left) binary method for modular exponentiation because the number of clock cycles required to complete the modular exponentiation takes n cycles. Thus, One 1024-bit RSA operation can be done after n(n/2+3) clock cycles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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