[发明专利]一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现系统及方法

说明书

本发明公开了一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现系统及方法，采用随机动态建表和坐标映射推导公式计算相结合的半自主学习型设计，结合使用随机建表中的脉动结点值和高频结点值，采用推导公式中存算一体的优势，结点计算数值位置就是随机建表中的位置，实现公式映射计算值与随机建表中点值数据的交叉调用，最终实现标量点乘数据的高效带记忆式脉动结点的运算，提高标量点乘的整体实现效率；同时也提升整个标量点乘的防功耗攻击的能力，此方法主要应用在基于椭圆曲线的非对称密码学的密码服务的功能实现，重点实现Fp域上的标量点乘和Fp^2域上的标量点乘运算，从而支持SM2和SM9算法的加密解密，签名验签的应用。

技术领域

本发明涉及数据加密技术领域，尤其涉及一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现系统及方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展和应用，数据安全性变得越来越重要，数据加密也是电子信息处理过程中不可或缺的步骤。椭圆曲线用于密码算法的安全性已经得到广大用户的认可，应用的范围也越来越广泛。

目前在基于椭圆曲线的非对称算法标量点乘的运算控制系统中，为了性能速度提升和增强执行效率，通常采用通过构造二进制分解或NAF的非邻接形式方法简化点倍与点加运算次数，或者采用标量数据高低位分解的方法实现，且上述方法均只是针对素数域Fp上的运算，同时也会存在运行效率与防功耗攻击的内在矛盾，通常受到SPA和DPA的功耗攻击。

其次，在椭圆曲线的标量点乘的计算过程中，常采用Q＝kG作为基础运算，k值是采用随机发生器产生，因此上层协议算法的每次加密值和签名值的不唯一特点。但是单一的随机发生器能够提供的随机优势依旧不太能够满足现在的加密过程安全性，因此需要找到一个安全性更高的实现随机数发送的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现系统及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现系统，包括标量点乘控制单元模块、随机建表单元模块和基础运算单元模块，所述标量点乘控制单元模块依据标量点乘的公式与随机建表中的脉动结点和高频结点实现标量点乘的快速调度执行过程；所述随机建表单元模块用于动态构建随机结点表的数据，提供脉动结点数据和高频结点数据供标量点乘运算使用，提高计算速度；所述基础运算单元模块用于构建随机结点，同时提供基础模运算的模加、模减、模乘和模逆的运算，以支撑标量点乘运算。

优选的，所述标量点乘控制单元模块包括控制单元子模块、双域控制单元子模块、公式运算存算单元子模块和脉动结点管理单元子模块，其中，所述控制单元子模块用于采用调用公式计算点加倍点或脉动/高频结点直接写入读取的控制以实现一个标量点乘运算；

所述双域控制单元子模块用于切换Fp域和Fp^2域，实现不同域下的标量点乘运算过程；

所述公式运算存算单元子模块主要用于采用公式法实现kG标量点乘的运算：

所述脉动结点管理单元子模块用于读取和写入脉动结点和高频结点的表内数据。

优选的，所述基础运算单元模块包括模乘运算单元、模加运算单元、模减运算单元、模逆运算单元和随机建表运算单元，其中，

所述模乘运算单元、所述模加运算单元、所述模减运算单元和所述模逆运算单元分别用于标量点乘运算中的模乘、模加、模减和模逆运算过程，所述随机建表运算单元用于实现随机建表单元模块在动态构建随机结点表时的运算过程。

本发明的另一个目的在于提供了一种新型脉动结点式标量点乘的双域实现方法，具体包括以下步骤：

S1，通过标量点乘控制单元模块，随机建表单元模块和基础运算单元模块逐步半自主学习从而构造随机结点表；