[发明专利]一种基于RSA密码算法的加解密硬件系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于RSA密码算法的加解密硬件系统，包括RSA主控模块、密钥产生模块、加密控制模块、解密控制模块、模幂运算模块、模乘运算模块和大数乘法器模块，其中：所述RSA主控模块用于调用所述加密控制模块和解密控制模块；所述密钥产生模块用于生成加密和解密需要用到的公钥{e,N}和私钥{d,N}；本发明是针对现有的RSA硬件系统中存在运算量比较大、加解密运算速度较慢和硬件实现的面积较大的问题，在兼顾硬件面积和实现速度的情况下，将改进的Montgomery模乘算法和L‑R模幂算法相结合的模幂乘算法，实现了RSA加解密硬件系统及方法的设计，因此该硬件系统及方法可以减少RSA加解密过程中的运算量、提高RSA加解密的速度和降低芯片的面积。

技术领域

本发明涉及RSA密码算法技术领域，具体涉及一种基于RSA密码算法的加解密硬件系统及方法。

背景技术

随着计算机和网络技术的快速发展，人们之间的信息交流呈现着国际化、智能化和宽带化的趋势，对网络信息安全的要求也越来越高。信息安全技术的核心之一是密码学技术，传统对称密钥加密体系的安全性已经越来越不能满足当今信息安全的需要，而现代密码学认为信息的鉴别性、完整性及不可否认性，在商业上的应用更为重要。现代密码体系里的非对称密钥体系中，采用公钥和私钥两种密钥，其安全性只依赖于密钥的保密程度。

RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，作为公钥密码体系代表的RSA算法不仅容易理解、易于操作，而且其安全性高，可以用于数据加密和数字签名、身份认证等信息安全领域。RSA算法是以一个简单的数论事实为基础提出来的：将两个大素数相乘十分容易，但是想要把其乘积进行因式分解却十分困难，所以可以把两个大素数乘积公开作为加密密钥。RSA密码算法主要运用一种不同于传统加减乘除的求模运算。RSA的加密、解密主要的时间消耗在模幂运算上，而模幂运算的核心是模乘运算，同时模乘运算也是其他主流密码系统ECC等的核心运算。RSA算法的安全性主要依赖于大数的分解，公钥和私钥都是两个大素数的函数，因此在实际的应用中，为了保证RSA系统的安全性，RSA密钥的位数都要求非常高，一般在1024位及以上，所以RSA算法中的大数模乘操作成为决定RSA加解密硬件系统速度和面积的最重要因素。大数模乘算法硬件实现最常用的是Montgomery算法，Montgomery模乘算法由于不需要除法运算和大数乘法运算，而只要通过移位、加法和小数乘法操作就可以实现大整数的模乘运算，所以非常适合硬件实现。目前RSA加解密硬件系统的主要问题在于速度与芯片面积，这也是研究RSA密码芯片需要综合考虑的两个重要指标。综上所述，现有的RSA硬件系统中存在着运算量非常大、运算时间非常长和占用大量的硬件资源等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于RSA密码算法的加解密硬件系统及方法，该系统及方法旨在解决现有的RSA加解密系统中运算量较大、加解密运算速度较慢和硬件实现的面积较大的问题，以实现提高RSA加解密硬件系统运算速度，和减少硬件的消耗。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于RSA密码算法的加解密硬件系统，包括RSA主控模块、密钥产生模块、加密控制模块、解密控制模块、模幂运算模块、模乘运算模块和大数乘法器模块，其中：

所述RSA主控模块用于调用所述加密控制模块和解密控制模块；

所述密钥产生模块用于生成加密和解密需要用到的公钥{e,N}和私钥{d,N}；

所述加密控制模块用于在接收到RSA主控模块发送的加密命令后，通过调用所述密钥产生模块、模幂运算模块和模乘运算模块，产生公钥{e,N}和私钥{d,N}，从而加密生成明文M的密文C；

所述解密控制模块用于在接收到RSA主控模块发送的解密命令后，通过调用所述模幂运算模块、模乘运算模块，使用加密过程的私钥{d,N}，解密出密文C的明文M'，并验证M'是否等于M；