Curve25519椭圆曲线算法GPU高速实现

摘要

密钥交换是一种在非保护信道中建立共享密钥的方法,被广泛运用在包括TLS/SSL等网络安全协议中.基于椭圆曲线密码算法的Diffie-Hellman算法(ECDH)由于其出色的计算效率,在密钥交换协议中被逐步推广使用.目前主流的ECDH中采用的椭圆曲线是NIST P系列曲线,但随着对性能的迫切要求以及对其安全性的怀疑,IETF在2016年1月正式将Curve25519曲线用于密钥交换,称为X25519密钥交换协议;随后各大开源安全软件也进行跟进,优先推荐使用X25519.X25519的主要计算瓶颈是Curve25519的椭圆曲线点乘算法,文章提出了一种利用GPU的Curve25519的椭圆曲线点乘算法,通过对有限域算术优化和曲线算法优化,在NVIDIA GeForce GTX780Ti达到了每秒138万次的吞吐率,相较之前基于GPU的实现获得了5.6倍的性能提升.