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Tipo: article
Título: Massively parallel modular exponentiation method and its implementation in software and hardware for high-performance cryptographic systems.
Autor(es): FARIAS, Marcos Santana
NEDJAH, Nadia
MOURELLE, Luiza de Macedo
RAPOSO, S. de Souza
Resumo: Most cryptographic systems are based on modular exponentiation (ME). It is performed using successive modular multiplications (MMs). In this case, there are many ways to improve the throughput of a cryptographic system implementation: one is reducing the number of the required MMs and the other is reducing the time spent in performing a single MM and a third way consists of executing required independent modular multiplications (IMMs) in parallel. With the purpose of further accelerating the computation of ME, we investigate the impact of these three strategies. First, we propose a massively parallel scheme aiming at performing all IMMs concurrently. The scheme is based on the m-ary exponentiation method, which groups the exponent bits into partition so that the number of required MMs is reduced, provided that some common modular powers are pre-computed and stored for future repeated use. Finally, two different implementations for the MM are used: one is sequential and the other systolic. This investigation is culminated by a comparison of the speedups yielded against the extra-costs due for seven different implementations. One implementation is software based and the other six are hardware based.
Abstract: A maioria dos sistemas criptográficos são baseados em exponenciação modular (ME). Ele é realizado usando sucessivas multiplicações modulares (MMS). Neste caso, existem muitas maneiras de melhorar a taxa de transferência de uma implementação de sistema criptográfico: um é a redução do número dos MMs necessários ea outra é a redução do tempo gasto na execução de um único MM e um terceiro caminho consiste da execução modular independente exigida multiplicações (IMMS) em paralelo. Com o objetivo de acelerar ainda mais o cálculo do ME, investigamos o impacto destas três estratégias. Em primeiro lugar, propomos um esquema massivamente paralelo visando a realização de todos os IMMs simultaneamente. O sistema baseia-se no método de exponenciação m-ária, que agrupa os bits de expoente na partição de modo a que o número de MMs necessários é reduzido, desde que algumas potências modulares comuns são pré-calculadas e armazenadas para uso futuro repetido. Finalmente, duas implementações diferentes para o MM são utilizados: um é sequencial e o outro sistólica. Esta investigação culminou com uma comparação entre os speedups renderam contra os custos suplementares devidas por sete diferentes implementações. Uma aplicação é baseado em software e os outros seis são baseados hardware.
Palavras-chave: cryptography
modulation
multiplying circuits
parallel processing
systolic arrays
CNPq: Desenvolvimento de Instrumentação Nuclear. Engenharia e Tecnologia de Reatores Nucleares.
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Instituto de Engenharia Nuclear
Sigla da Instituição: IEN
Tipo de Acesso: restrictAccess
???metadata.dc.rights.uri???: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=6336873
URI: http://carpedien.ien.gov.br:8080/handle/ien/931
Data do documento: 25-Oct-2012
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