[發(fā)明專利]基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2^226)高速模逆運(yùn)算器

在審

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107977194A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冰;秦祎繁;陶紅;梅靈;趙霞;沈克強(qiáng);劉勇;董乾;張林;王剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F7/72
• 分類號: G06F7/72;G06F21/46;G06F21/60
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 施昊

1.一種基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于：包括主控模逆狀態(tài)機(jī)、模冪運(yùn)算單元、模乘法器和位寬轉(zhuǎn)換模塊；所述主控模逆狀態(tài)機(jī)控制所有數(shù)據(jù)的流動，將模逆運(yùn)算拆分成模乘運(yùn)算和模冪運(yùn)算，通過使能信號來協(xié)調(diào)模乘法器與模冪運(yùn)算單元的通信；所述位寬轉(zhuǎn)換模塊在數(shù)據(jù)加載時(shí)將226bit數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)零轉(zhuǎn)換為227bit數(shù)據(jù)，在完成模逆運(yùn)算后，將227bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為226bit數(shù)據(jù)后作為模逆運(yùn)算結(jié)果輸出；所述模乘法器在GF(2²²⁷)下實(shí)現(xiàn)四次串行的227*57的模乘操作，得到227bit的模乘結(jié)果；所述模冪運(yùn)算單元基于AOP型約減多項(xiàng)式特性設(shè)計(jì)，在GF(2²²⁷)下實(shí)現(xiàn)模平方、模2³、模2⁷、模2¹⁴、模2²⁸、模2⁵⁶和模2¹¹²模冪操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于，所述主控模逆狀態(tài)機(jī)包含12個(gè)狀態(tài)：IDLE，LOAD，MUL1，MUL2，MUL3，MUL4，MUL5，MUL6，MUL6，MUL7，MUL8，MUL9，MUL10，并按照所列順序循環(huán)執(zhí)行，各狀態(tài)描述如下：

IDLE狀態(tài)：此狀態(tài)未空閑狀態(tài)，所有寄存器值都是初始值0，實(shí)時(shí)監(jiān)測模逆使能信號是否為高電平；

LOAD狀態(tài)：當(dāng)監(jiān)測到模逆使能信號為高電平，跳轉(zhuǎn)到該狀態(tài)；加載要進(jìn)行模逆操作的數(shù)據(jù)；將輸入的226bit數(shù)據(jù)進(jìn)行位寬轉(zhuǎn)換，最高位作補(bǔ)零操作，轉(zhuǎn)換為227bit的數(shù)據(jù)；啟動模乘法器模塊；

MUL1狀態(tài)：進(jìn)行第一次模乘操作；調(diào)用模平方操作并將結(jié)果存儲；加載第二次模乘數(shù)據(jù)；

MUL2狀態(tài)：進(jìn)行第二次模乘操作；調(diào)用模2³模冪操作并將結(jié)果存儲；加載第三次模乘數(shù)據(jù)；

MUL3狀態(tài)：進(jìn)行第三次模乘操作；調(diào)用模平方操作并將結(jié)果存儲；加載第四次模乘數(shù)據(jù)；

MUL4狀態(tài)：進(jìn)行第四次模乘操作；調(diào)用模2⁷模冪操作并將結(jié)果存儲；加載第五次模乘數(shù)據(jù)；

MUL5狀態(tài)：進(jìn)行第五次模乘操作；調(diào)用模2¹⁴模冪操作并將結(jié)果存儲；加載第六次模乘數(shù)據(jù)；

MUL6狀態(tài)：進(jìn)行第六次模乘操作；調(diào)用模2²⁸模冪操作模塊并將結(jié)果存儲；加載第七次模乘數(shù)據(jù)；

MUL7狀態(tài)：進(jìn)行第七次模乘操作；調(diào)用模2⁵⁶模冪操作并將結(jié)果存儲；加載第八次模乘數(shù)據(jù)；

MUL8狀態(tài)：進(jìn)行第八次模乘操作；調(diào)用模2¹¹²模冪操作并將結(jié)果存儲；加載第九次模乘數(shù)據(jù)；

MUL9狀態(tài)：進(jìn)行第九次模乘操作；調(diào)用模平方操作并將結(jié)果存儲；加載第十次模乘數(shù)據(jù)；

MUL10狀態(tài)：進(jìn)行第十次模乘操作；調(diào)用位寬轉(zhuǎn)換模塊，將模逆操作的結(jié)果進(jìn)行位寬轉(zhuǎn)換后存儲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于，當(dāng)從MUL10狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到IDLE狀態(tài)時(shí)，會拉高模逆結(jié)果輸出標(biāo)志信號out_valid，為保證此信號只保持一個(gè)時(shí)鐘周期，在IDLE狀態(tài)將out_valid清零。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于，如果過程中出現(xiàn)了未知狀態(tài)，直接跳轉(zhuǎn)到IDLE狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于，位寬轉(zhuǎn)換模塊工作的具體過程如下：

當(dāng)輸入數(shù)據(jù)位寬為226bit時(shí)，通過將最高位補(bǔ)零，將位寬擴(kuò)展為227bit；在模逆運(yùn)算結(jié)束后，位寬轉(zhuǎn)換模塊再次啟動，若227bit操作后數(shù)據(jù)的最高位為0，直接取該227bit數(shù)據(jù)的低226bit作為位寬轉(zhuǎn)換結(jié)果；若227bit操作后數(shù)據(jù)最高位為1時(shí)，將結(jié)果的最高位分別與其余低226bit進(jìn)行異或操作得到的226bit數(shù)據(jù)作為位寬轉(zhuǎn)換結(jié)果。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于AOP的多項(xiàng)式基GF(2²²⁶)高速模逆運(yùn)算器，其特征在于，基于AOP型約減多項(xiàng)式特性的模平方操作如下：

上式中，a_i是指模冪操作前數(shù)據(jù)A的第i位，b_i是指數(shù)據(jù)A經(jīng)模冪操作后的數(shù)據(jù)B的第i位，n＝227。