Design of elliptic curve cryptoprocessors over GF(2^163) using the Gaussian normal basis

Paulo Cesar Realpe, Vladimir Trujillo-Olaya, Jaime Velasco-Medina
2014 Ingeniería e Investigación  
This paper presents an efficient hardware implementation of cryptoprocessors that perform the scalar multiplication kP over a finite field GF(2 163 ) using two digit-level multipliers. The finite field arithmetic operations were implemented using the Gaussian normal basis (GNB) representation, and the scalar multiplication kP was implemented using the Lopez-Dahab algorithm, the 2-non-adjacent form (2-NAF) halve-and-add algorithm and the wNAF method for Koblitz curves. The processors were
more » ... ned using a VHDL description, synthesized on the Stratix-IV FPGA using Quartus II 12.0 and verified using SignalTAP II and Matlab. The simulation results show that the cryptoprocessors provide a very good performance when performing the scalar multiplication kP. In this case, the computation times of the multiplication kP using the Lopez-Dahab algorithm, 2-NAF halve-and-add algorithm and 16NAF method for Koblitz curves were 13.37 µs, 16.90 µs and 5.05 µs, respectively. RESUMEN En este trabajo se presenta la implementación eficiente en hardware de criptoprocesadores que permiten llevar a cabo la multiplicación escalar kP sobre el campo finito GF(2 163 ) usando dos multiplicadores a nivel de digito. Las operaciones aritméticas de campo finito fueron implementadas usando la representación de bases normales Gaussianas (GNB), y la multiplicación escalar kP fue implementada usando el algoritmo de López-Dahab, el algoritmo de bisección de punto 2NAF y el método wNAF para curvas de Koblitz. Los criptoprocesadores fueron diseñados usando descripción VHDL, sintetizados en el FPGA Stratix-IV usando Quartus II 12.0 y verificados usando SignalTAP II y Matlab. Los resultados de simulación muestran que los criptoprocesadores presentan un muy buen desempeño para llevar a cabo la multiplicación escalar kP. En este caso, los tiempos de computo de la multiplicación kP usando Lopez-Dahab, bisección de punto 2NAF y 16NAF para curvas de Koblitz fueron 13.37 µs, 16.90 µs and 5.05 µs, respectivamente. Palabras clave: criptografía de curva elíptica, bases normales Gaussianas, multiplicador a nivel de digito, multiplicación escalar.
doi:10.15446/ing.investig.v34n2.40542 fatcat:dmv4pxiwgjdkrouy6zmu6j4ihy