Special Elliptic Curve Cryptography Processor Supporting X25519 and Ed25519
Suhyeon Lee, Kyung-Wook Shin · The Journal of the Korean Institute of Information and Communication Engineering · 2024
NIST 표준으로 지정된 Curve25519 몽고메리 곡선과 Edwards25519 트위스티드 에드워즈 곡선 (twisted Edwards curve)을 지원하는 특수 타원곡선 암호 프로세서를 설계하였다. Curve25519 곡선 기반의 키 교환 프로토콜인 X25519와 Edwards25519 곡선 기반의 전자서명 프로토콜 Ed25519의 효율적인 하드웨어 구현에 적합하도록 설계하였다. 점 연산을 최적화하기 위해 Curve25519에는 XZ 좌표계를 적용하고 Edwards25519에는 확장된 트위스티드 에드워드 (extended twisted Edwards) 좌표계를 적용하는 혼합 좌표계를 채택하였다. 유한체 연산과정의 최적화를 통해 유한체 연산단계를 약 50% 줄여 고속 점 연산을 구현하였으며, 면적-시간 최적화를 위해 radix-225.5모듈러 곱셈 알고리듬을 적용하여 모듈러 곱셈기를 설계하였다. 설계된 sECCP를 Zynq UltraScale+ MPSoC 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증했다. 최대 동작 주파수 206 MHz에서 Curve25519와 Edwards25519 상의 점 스칼라 곱셈연산에 각각 약 220 μs, 289 μs가 소요되는 것으로 평가되었다.