[发明专利]高速可配置RSA加密算法及协处理器

摘要

本发明属信息安全技术领域，具体涉及一种能在加密速度和支持密钥长度两个方面都能进行配置的RSA加密算法及协处理器。RSA加密算法包括改进的流水线模幂算法和流水线模乘算法。协处理器的流水线数据通路采用改进的模幂和模乘流水线双重结构。它通过配置模幂流水线和模乘流水线的级数来配置加密系统的加密速度；通过配置模乘流水线级数和模乘运算单元先入先出寄存器大小来配置支持不同的密钥长度，从而可获得支持各种密钥长度和加密速度的RSA密码协处理器。

主权项

1、一种RSA加密算法，包括流水线模幂算法和流水线模乘算法，分别记为算法3和算法4，其特征在于具体如下：算法3：输入：P、N、e、M、r(r＝2N)输出：C＝Pe mod M1.Set C-1＝1，S-1＝P＝＝＝＝＝＝＝＝pipeline 1＝＝＝＝＝＝＝＝2.S-1＝MM(P，r2)＝Pr mod M3.For i＝0 to T-23.a Si＝MM(Si-1，Si-1)3.b Ifei＝1 then Ci＝MM(Si-1，Ci-1)End For＝＝＝＝＝＝＝＝pipeline 1＝＝＝＝＝＝＝＝4.For j＝1 to(N+1/)T-1＝＝＝＝＝＝＝＝pipeline j＝＝＝＝＝＝＝＝5.For k＝0 to T-15.a ST*j+k-1＝MM(ST*j+k-2，ST*j+k-2)5.b If eT*j+k-1＝1 then CT*j+k-1＝MM(S T*j+k-2，CT*j+k-2)End For＝＝＝＝＝＝＝＝pipeline j＝＝＝＝＝＝＝＝End For6. Return CN-1 该算法第1步对(C，S)赋初值；第2-3步是流水线的第一级，做T次MM运算，其中的第2步是域转换，第3步是Montgomery模乘；算法第4-5步是一个(N+1/)T-1级的流水线，其中每级流水线分别计算T次的Montgomery模乘；最后在算法第6步返回模幂结果；算法4：流水线模乘算法(记为MM)：输入：N、X、Y、M、r(r＝2N)输出：S＝MM(X×Y)＝XYr-1 mod M1.S＝0、x-1＝02.For j＝0 to N-1 Step k3.qYj＝Booth(xj+k-1..j-1)4.(Ca，S(0))＝S(0)+(qYj×Y)(0) 5.qMj：＝S(0)k-1..0×(2k-M(0)-1k-1..0)mod 2k 6.(Cb，S(0))＝S(0)+(qMj×M)(0) 7.For i＝1 to NW-18.(Ca，S(i)：＝Ca+S(i)+(qYj×Y)(i) 9.(Cb，S(i))：＝Cb+S(i)+(qMj×M)(i) 10.S(i-1)＝(S(i)k-1..0，S(i-1)BPW-1..k)End For11.Ca＝Ca or Cb 12.S(NW-1)＝sign ext(Ca，S(NW-1)BPW-1..k)End For13.If S＞＝M Then S＝S-M该算法采用了按字读取操作数的方法，每个操作数分成为若干个字，每次读入其中的一个；该算法第一步对(S，x-1)赋初值；第2步是流水线运算的外层循环，针对每一个输入x，分别采用流水线按字运算方法来计算乘加结果；第3-6步是每级流水线运算的初始值计算，分别计算出qYj和qMj以供后继输入数据运算，同时计算出输入操作数第一个字((Ca，S(0))、Y(0)、M(0))的运算结果(Cb，S(0))；第7-12步分别计算出余下的操作数字的运算结果(Cb，S(i))；最后在第13步输出最终Montgomery模乘结果；其中，参数含义如下：P为明文，N为密钥长度，E为密钥，M为模，C为模幂结果，S为模乘结果。