基于半点运算与多基表示的椭圆曲线标量乘法

椭圆曲线密码体制的实现速度依赖于曲线上标量乘法的运算速度。在具有极小2-挠的椭圆曲线上基于半点运算的标量乘法算法优于传统的标量乘法算法。该文将半点运算运用于基于多基表示的标量乘法算法中,得到一种新的多基表示形式和基于该表示形式的标量乘法算法,有效提高了标量乘法的运算效率。

基于半点和多基表示的标量乘法扩展算法

在半点运算和多基表示思想的基础上,结合Extended DBNS方法,提出一种形如d(1/2)a 3b 5c的新标量k的多基表示,其中,d属于一个给定的整数集,并给出相应的多基链的标量乘法。数值实验结果表明,该算法以增加少量的预计算存储为代价,能有效降低标量乘法的计算复杂度和多基链的链长。

一种新的基于半点运算与多基表示的标量乘法扩展算法

椭圆曲线密码体制的快速实现依赖于标量乘法的运算效率。相对于双基链,多基链的表示形式由于其更短的链长和汉明重量更适合于计算椭圆曲线的标量乘法。本文提出一种新的基于2,5,7的多基链整数表示形式,并结合半点运算与EXTEND SMBR表示方法给出一种有效计算椭圆曲线标量乘法的算法。用MIRACL库在VC++平台上实现了该算法,并与其他算法进行了比较。实验结果表明:该方法以增加小量的预存储点为代价,有效的降低标量乘法计算的运算量和复杂度,有利于椭圆曲线密码体制的快速实现。

一种基于多基表示的标量乘扩展算法

标量乘是椭圆曲线密码体制操作中最耗时、最主要的工作,所以椭圆曲线密码体制的快速实现问题的关键归结为椭圆曲线标量乘法的计算.为了提高椭圆曲线密码的效率,在已有的二进制域椭圆曲线标量乘算法的基础上,结合扩展系数集和半点运算方法,提出一种新的形如d(1/2)a3b5c7z的标量k的多基表示算法和相应的多基标量乘算法.在美国国家标准技术研究所推荐的椭圆曲线NIST B-163、NIST B-233和NIST B-283上进行实验,结果表明,新算法以增加少量预计算存储为代价,有效降低了算法复杂度,提高了标量乘算法的效率,使标量乘法的运算更高效.相比于相关工作,提高了约14.4%~41.4%.因此,新算法可以较好地应用到智能卡等计算资源、存储资源受限的领域中.

基于椭圆曲线密码体系的多基联合稀疏表示算法

椭圆曲线已经广泛应用于密码学领域中的公钥密码系统,数字签名验证等。在椭圆曲线密码系统中,标量乘法占据着十分重要的地位。目前已经有一些算法来加快这些十分关键的计算,它们均基于整数的不同表示,以尽量减少一般乘法或点加法的数目。在椭圆曲线现有的各种计算方法中,联合稀疏表式(JSF),w-NAF,双基方法是目前常用并且有效的算法。基于多基整数表示系统,提出一种联合多基稀疏表示方法。多基联合稀疏表示需要较少的位数,并且比JSF和w-NAF更加稀疏,(2,3,5)基表示与(2,3)基表示相比,可以使椭圆曲线标量乘法的运算提高约16%的效益。

一种高效的多基标量乘扩展算法

为了提高椭圆曲线中最基本、最耗时的标量乘法的效率,基于Extended DBNS以及半点运算的理论,提出了一种新的二进制域上椭圆曲线GF(2m)标量k的多基表示方法,并在此基础上给出了改进后的多基链标量乘法。在美国国家标准技术研究所(NIST)推荐的椭圆曲线上,实验结果表明,当预计算点的存储个数N=2,N=5时,新算法比Purohit等提出的算法效率分别至少提高了29.1%、35.0%,比洪银芳等提出的算法效率分别至少提高了7.8%、6.4%。新算法通过增加少量的预计算存储空间,有效降低了标量乘法的运算量,使标量乘法的运算更高效。因此,该算法可以较好地应用到无线传感器网络等计算资源受限的领域中。

椭圆曲线中直接计算7P的方法及其应用

为了提高椭圆曲线标量乘法的效率,根据将求逆转换为乘法运算的思想,提出了在二进制域F2n上用仿射坐标直接计算7P的两种算法。两种算法分别通过引入公因子和除法多项式来计算7P,其运算量分别为2I+7S+14M和I+6S+20M,比Purohit等提出的算法(PUROHIT G N,RAWAT S A,KUMAR M.Elliptic curve point multiplication using MBNR and Point halving.International Journal of Advanced Networking and Applications,2012,3(5):1329-1337)分别节省了一次和两次求逆运算。同时还给出直接计算7kP的快速算法,该算法比重复计算k次7P更有效。最后结合半点运算和扩展多基表示形式将这些新算法应用到标量乘法中。实验结果表明,在美国国家标准技术研究所(NIST)推荐的椭圆曲线上,当预存储点的个数为2和5时,新算法比Purohit算法效率提高了30%和37%,比洪银芳等所提的算法(洪银芳,桂丰,丁勇.基于半点和多基表示的标量乘法扩展算法.计算机工程,2011,37(4):163-165)效率提高了9%和13%。新算法以增加少量的预计算存储为代价,能有效降低标量乘法的运算量。