Efficient Arithmetic for the Implementation of Elliptic Curve Cryptography
Notice bibliographique
Résumé
The technology of elliptic curve cryptography is now an important branch in public-key based crypto-system. Cryptographic mechanisms based on elliptic curves depend on the arithmetic of points on the curve. The most important arithmetic is multiplying a point on the curve by an integer. This operation is known as elliptic curve scalar (or point) multiplication operation. A cryptographic device is supposed to perform this operation efficiently and securely. The elliptic curve scalar multiplication operation is performed by combining the elliptic curve point routines that are defined in terms of the underlying finite field arithmetic operations. This thesis focuses on hardware architecture designs of elliptic curve operations. In the first part, we aim at finding new architectures to implement the finite field arithmetic multiplication operation more efficiently. In this regard, we propose novel schemes for the serial-out bit-level (SOBL) arithmetic multiplication operation in the polynomial basis over F_2^m. We show that the smallest SOBL scheme presented here can provide about 26-30\\% reduction in area-complexity cost and about 22-24\\% reduction in power consumptions for F_2^{163} compared to the current state-of-the-art bit-level multiplier schemes. Then, we employ the proposed SOBL schemes to present new hybrid-double multiplication architectures that perform two multiplications with latency comparable to the latency of a single multiplication. Then, in the second part of this thesis, we investigate the different algorithms for the implementation of elliptic curve scalar multiplication operation. We focus our interest in three aspects, namely, the finite field arithmetic cost, the critical path delay, and the protection strength from side-channel attacks (SCAs) based on simple power analysis. In this regard, we propose a novel scheme for the scalar multiplication operation that is based on processing three bits of the scalar in the exact same sequence of five point arithmetic operations. We analyse the security of our scheme and show that its security holds against both SCAs and safe-error fault attacks. In addition, we show how the properties of the proposed elliptic curve scalar multiplication scheme yields an efficient hardware design for the implementation of a single scalar multiplication on a prime extended twisted Edwards curve incorporating 8 parallel multiplication operations. Our comparison results show that the proposed hardware architecture for the twisted Edwards curve model implemented using the proposed scalar multiplication scheme is the fastest secure SCA protected scalar multiplication scheme over prime field reported in the literature.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».