[發明專利]一種RSA電路結構及RSA加密方法

有效

• 申請號: 201710358249.3
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107169380B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 張奇惠;曹健;于敦山;曹喜信;張興
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F21/72
• 分類號: G06F21/72
• 代理公司: 11360 北京萬象新悅知識產權代理有限公司
• 代理人: 賈曉玲

本發明公開了一種RSA電路結構及RSA加密方法，屬于密碼電路和信息安全技術領域。該RSA加密電路結構包括移位器、選擇器和模乘器，選擇器與移位器和模乘器分別相連，對冪指數進行移位并控制模乘和模冪的次數，對乘數進行移位并控制模乘內加減的次數。本發明加密數據處理采用同步電路實現，各模塊間的互連采用基于請求應答的握手機制實現，使得通過采用該加密結構及其加密方法能夠獲得更加安全、更小面積和更低能耗的RSA加密芯片，有利于其工程化和量產。

技術領域

本發明涉及密碼電路和信息安全技術領域，尤其涉及RSA算法及RSA異步低面積低能耗電路結構。

背景技術

隨著電子信息技術的迅猛發展，計算機網絡在各行各業中已得到了廣泛應用，然而由于網絡信息的社會性、開放性和共享性等特點使其越來越容易受到攻擊，信息安全問題日益突出。

基本的信息安全包括信息的保密性、確證性、完整性和不可否認性，而密碼技術是保障信息安全的核心技術。密碼技術是集數學、計算機科學、電子與通信等諸多學科于一體的交叉學科，不僅服務于軍事外交領域，而且廣泛應用于電子政務、電子商務和電子金融等應用信息系統。

RSA公鑰加密算法是1977年由羅納德·李維斯特(Ron Rivest)、阿迪·薩莫爾(Adi Shamir)和倫納德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。RSA是目前最有影響力的公鑰加密算法，它能夠抵抗目前已知的絕大多數密碼攻擊，已廣泛應用在加密、認證和簽名領域中，如WEB服務器和瀏覽器信息安全、E-mail的安全和認證、遠程登錄的安全保證和各種電子信息卡系統等。

差分功耗分析(DPA)技術可以通過對加密設備在加密過程中泄露出來的功耗信息進行分析，來實施對于加密設備的攻擊，對加密芯片的安全性造成了巨大的威脅。因此，為了增加同步RSA加密電路的抗DPA攻擊性能，往往會采用掩碼、偽輪和雙軌邏輯等策略，從而導致同步RSA加密電路的面積和功耗顯著增加，不宜于進行SOC集成。另外，使用同步電路設計的RSA電路存在著時鐘扭斜、功耗高、最壞情況延時和物理敏感等方面的問題。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點和不足，本發明提供一種RSA加密算法及RSA異步低能耗電路結構。

本發明采用如下技術方案：

一種RSA異步低能耗電路結構，包括移位器、選擇器和模乘器，如圖1所示。其中：

移位器0(10)，用于完成對輸入冪指數(exp)的右移移位操作，并使用原始冪指數輸入(exp)或者其移位后輸出的最低位作為選擇器的選擇信號；

選擇器0(11)，與移位器0(10)和模乘器(12)分別相連，在原始冪指數輸入(exp)或者其右移后輸出的最低位的控制下，選擇第一次模乘/模冪及其之后每次模乘/模冪的輸入。

模乘器(12)，與選擇器0(11)相連，根據原始輸入模(modulus)和選擇器0(11)的輸出進行RSA算法的模乘/模冪操作，除了最后一次的模乘/模冪輸出作為最終的加密密文(cypher)外，其他各次模乘/模冪的輸出反饋給選擇器0(11)作為下一次模乘/模冪的輸入。

選擇器0(11)可以采用常見的4個同步2輸入選擇器(20,21,22,23)來實現。移位器0(10)，與選擇器0(11)相連，完成對輸入冪指數(exp)的右移移位操作，使用原始冪指數輸入(exp)或者其移位后輸出的最低位作為第一次模乘/模冪選擇器(20,22)及其之后每次模乘/模冪選擇器(21,23)的選擇信號。除了異步請求應答電路使用Muller C單元實現外，該模塊的移位功能可以采用常見的同步移位器來實現。

本發明提供了一種利用上述RSA加密電路結構進行加密的方法，包括以下步驟：

S10：加密電路上電后，首先鎖存明文(data)，冪指數(exp)和模(modulus)；