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CRT를 이용한 하이래딕스 RSA 모듈로 멱승 처리기의 구현
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  • CRT를 이용한 하이래딕스 RSA 모듈로 멱승 처리기의 구현
저자명
이석용,김성두,정용진
간행물명
通信情報保護學會論文誌
권/호정보
2000년|10권 4호|pp.81-93 (13 pages)
발행정보
한국정보보호학회
파일정보
정기간행물|
PDF텍스트
주제분야
기타
이 논문은 한국과학기술정보연구원과 논문 연계를 통해 무료로 제공되는 원문입니다.
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기타언어초록

본 논문에서는 RSA 암호 시스템의 핵심 연산인 모듈로 멱승의 처리속도를 향상시키기 위한 방법으로 하이래딕스 (High-Radix) 연산 방식과 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용한 새로운 하드웨어 구조를 제안한다. 모듈로 멱승의 기본 연산인 모듈로 곱셈은 16진 연산 방법을 사용하여 PE(Processing Element)의 개수를 1/4고 줄임으로써, 기존의 이 진 연산 방식에 비해 클럭 수차 파이프라이닝 플립플롭의 지연시간을 1/4로 줄였다. 복호화시에는 합성수인 계수 N 의 인수, p, q를 알고 있는 점을 이용하여 속도를 향상시키는 일반적인 방법인 CRT 알고리즘을 적용하였다. 즉, s비트 의 키에 대해, s/2비트 모듈로 곱셈기 두 개를 병렬로 동시 수행함으로써 처리 속도를 CRT를 사용하지 않을 때보다 4 배정도 향상시켰다. 암호화의 경우는 두 개의 s/2비트 모듈로 곱셈기를 직렬로 연결하여 s/비트에 대한 연산이 가능하도록 하였으며 공개키는 E는 17비트까지의 지수를 허용하여 빠른 속도를 유지하였다. 모듈로 곱셈은 몽고메리 알고리즘을 변형하여 사용하였으며, 그 내부 계산 구조를 보여주는 데이터 종속 그래프(Dependence Graph)를 수평으로 매핑하여 1차원 선형 어레이 구조로 구성하였다. 그 결과 삼성 0.5um CMOS 스탠다드 셀 라이브러리를 근거로 산출한 때, 1024 비트 RSA 연산에 대해서 160Mhz의 클럭 주파수로 암호화 시에 15Mbps, 복호화 시에 1.22Mbs의 성능을 가질 것으로 예측되며, 이러한 성능은 지금가지 발표된 국내의의 어느 논문보다도 빠른 RSA 처리 시간이다.

기타언어초록

In a methodological approach to improve the processing performance of modulo exponentiation which is the primary arithmetic in RSA crypto algorithm, we present a new RSA hardware architecture based on high-radix modulo multiplication and CRT(Chinese Remainder Theorem). By implementing the modulo multiplier using radix-16 arithmetic, we reduced the number of PE(Processing Element)s by quarter comparing to the binary arithmetic scheme. This leads to having the number of clock cycles and the delay of pipelining flip-flops be reduced by quarter respectively. Because the receiver knows p and q, factors of N, it is possible to apply the CRT to the decryption process. To use CRT, we made two s/2-bit multipliers operating in parallel at decryption, which accomplished 4 times faster performance than when not using the CRT. In encryption phase, the two s/2-bit multipliers can be connected to make a s-bit linear multiplier for the s-bit arithmetic operation. We limited the encryption exponent size up to 17-bit to maintain high speed, We implemented a linear array modulo multiplier by projecting horizontally the DG of Montgomery algorithm. The H/W proposed here performs encryption with 15Mbps bit-rate and decryption with 1.22Mbps, when estimated with reference to Samsung 0.5um CMOS Standard Cell Library, which is the fastest among the publications at present.