ゲートレベルパイプライン型自己同期回路を用いた楕円曲線デジタル署名アルゴリズムの実装について

摘要

本研究では、近年注目を集めている楕円曲線暗号を用いた楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）について、非同期回路の一種である自己同期回路を用いた実装方法の検討を行った。暗号アルゴリズムの実装では高速性、耐タンパー性が求められる。本研究で用いた自己同期回路は、デュアルパイプライン構造をとることで高いスループットを実現でき、またクロックを排除することで外部からの動作予測を困難にし、高い耐タンパー性を実現できる。ECDSAの実装では、モジュラ乗算を効率的に行うことが必要不可欠であり、本研究ではその手段としてモンゴメリ乗算器を用いた。モンゴメリ乗算器では演算の高速性と実装面積はトレードオフの関係にあり、基数によってそれぞれが変化する。そこで、モンゴメリ乗算器の基数を変更し、演算速度と実装面横を調査した。論理合成により生成された回路の比較を行った結果、基数256bitのときに同期回路に対して自己同期回路の効率が最も良く、面積は同期回路に対して自己同期回路が約27倍、スループットは同期回路に対して自己同期回路が約2倍となった。