A High-Performance Special Elliptic Curve Cryptography Processor with point mapping from Edwards25519 to Curve25519
Ju-Hyung Lee, Kyung-Wook Shin · The Journal of the Korean Institute of Information and Communication Engineering · 2025
특수 타원곡선 간의 점 매핑을 기반으로 Curve25519 몽고메리 곡선의 고속 점 연산 장점을 활용한 고성능 특수 타원곡선 암호 프로세서 (HP_SCCP)를 설계했다. HP_SCCP는 Edwards25519 기반 전자서명 프로토콜 Ed25519와 Curve25519 기반 키 교환 프로토콜 X25519의 고성능 구현에 적합하도록 5가지 산술 연산모드 (4가지 점 연산, 모듈러 덧셈)를 지원한다. 점 연산은 Curve25519 상에서 XZ 좌표계를 기반으로 x-좌표만 이용하여 연산되며, 점 연산을 구현하는 유한체 연산 회로의 병렬성을 최적화하여 연산 단계를 약 40% 줄이고 고속 연산을 구현했다. 설계된 HP_SCCP를 Zynq UltraScale+ MPSoC 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 4,160개의 슬라이스와 20개의 DSP 블록의 하드웨어 자원이 사용되었다. 175 MHz의 최대 클록 주파수로 동작하여 Edwards25519와 Curve25519 곡선 상의 점 스칼라 곱셈 연산에 각각 241 μs, 234 μs가 소요되는 것으로 평가되었다.