255-비트 특수 곡선 암호 프로세서용 Radix-2^25.5 기반 고성능 벡터화 모듈러 곱셈기 (A Radix-2^25.5 based High-Performance Vectorized Modular Multiplier for 255-bit Special Curves Cryptographic Processor)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보통신학회
· 수록지 정보 : 한국정보통신학회논문지 / 28권 / 10호 / 1211 ~ 1218페이지
· 저자명 : 이주형, 신경욱

초록

특수 곡선 암호 프로세서의 핵심 기능 블록으로 사용되는 255-비트 모듈러 곱셈기 설계에 대해 기술한다. Radix-2^25.5 표현 기반의 벡터화된 모듈러 곱셈 (R25.5_VMM)이 적용되었으며, R25.5_VMM의 효율적인 하드웨어 구현을 위해 VMM 연산 테이블의 열 단위 병렬처리 방식을 제안하였다. 그 결과로, 가산기 피연산자 수와 캐리 체인의 캐리 비트 수를 줄이고 또한 최악 경로 지연이 최소화되었다. 설계된 모듈러 곱셈기는 처리요소 10개의 1차원 배열로 구성되며, 각 처리요소는 32-비트 x 26-비트 곱셈기, 58-비트 가산기 그리고 레지스터로 구성된다. 설계된 모듈러 곱셈기를 Zynq-7 FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 4,715개의 LUT와 893개의 플립플롭 그리고 20개의 DSP 블록이 사용되었다. 255-비트 모듈러 곱셈 연산에 11 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수 152 MHz에서 초당 약 1,388만 번의 모듈러 곱셈을 연산할 수 있는 것으로 평가되었다.

영어초록

This paper describes a 255-bit modular multiplier used as the core functional block for special curves cryptographic processor. Vectorized modular multiplication based on radix-2^25.5 representation (R25.5_VMM) was applied, and column-wise parallel processing of VMM table was proposed for efficient hardware implementation of R25.5_VMM. As a result, the number of adder operands and carry bits in the carry chain were reduced, minimizing critical path delay. The designed modular multiplier consists of one-dimensional array of 10 processing elements, each of which consists of a 32-bit x 26-bit multiplier, a 58-bit adder, and a register. The hardware operation of the modular multiplier was verified using a Zynq-7 FPGA device, and implemented using 4,715 LUTs, 893 flip-flops, and 20 DSP blocks. It was evaluated that a 255-bit modular multiplication took 11 clock cycles, resulting in a 13.88 million modular multiplications per second at a maximum operating clock frequency of 152 MHz.

참고자료

· 없음