[发明专利]基于高性能模逆的椭圆数字签名曲线硬件实现方法及系统

权利要求书

1.一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)读取椭圆曲线参数，判断功能选择信号将系统配置为签名与验签模式；

(2)椭圆曲线签名与验签调度：

签名模式：

a.将基点G与密钥d进行标量乘，生成公钥

b.将基点G与随机数k进行标量乘，生成点

c.生成数字签名参数r＝x₁ mod n，n为基点G的阶；

d.调用模乘、模逆、模加，生成数字签名参数s＝k^-1·(e+d·r)mod n；

验签模式：

a.计算c＝(s′)^-1mod n；

b.计算u₁＝e·c mod n和u₂＝r′·c mod n；

c.调用标量乘，计算和

d.调用点加，计算

e.生成验签参数v＝x₁ mod n；

(3)输出结果，若为签名模式则输出(r,s)，若为验签模式则输出v。

2.根据权利要求1所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，标量乘采用NAF算法。

3.根据权利要求1所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，将标量乘中点加和倍点运算映射到Jacobian坐标系，将Jacobian坐标系下的点加、倍点运算进行调度优化。

4.根据权利要求1所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，模逆计算采用基于扩展欧几里得改进的新型模逆算法，实现方法如下：

下述过程中，a为有限域模p内一整数，p为模数；

输入：a∈[1,p-1],p

输出：r∈[1,p-1]，其中r＝a^-1(mod p),c_u,c_v，且0c_u+c_v≤2n

5.根据权利要求4所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，所述新型模逆运算不实现为阵列形式，而是将多路标量乘结果打拍，分时复用模逆控制器。

6.根据权利要求1所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，通过分析椭圆曲线数字签名算法计算通路，将整个算法分为四个层次，最高层次为椭圆曲线数字签名与验签计算调度，第三层次为标量乘计算，第二层次为点加和倍点计算，第一层次为各种模运算，包括模乘、模逆、模加、模减、模移位。

7.根据权利要求6所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，模乘阵列通过多级模乘单元级联，分解模乘运算并逐一计算。

8.根据权利要求6所述的一种基于高性能模逆的椭圆曲线数字签名硬件实现方法，其特征在于，根据各层次计算有跨层次穿插调用的情况，在该硬件实现方法中，将第一、二层次的倍点、点加以及各种模运算集成为计算指令集合的形式供高层次算法调用，签名验签控制器与标量乘控制器均可配置底层运算控制器，点加、倍点计算对模运算的调用以内部状态机跳转的形式实现。