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High-performance Elliptic Curve Cryptography by Using the CIOS Method for Modular Multiplication

Authors :
Ronan Lashermes
Amine Mrabet
Mohsen Machhout
Belgacem Bouallegue
Nadia El-Mrabet
Sihem Mesnager
Jean-Baptiste Rigaud
Laboratoire de Microélectronique et Instrumentations [Monastir]
Faculté des Sciences de Monastir (FSM)
Université de Monastir - University of Monastir (UM)-Université de Monastir - University of Monastir (UM)
Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis (ENIT)
Université de Tunis El Manar (UTM)
Laboratoire Analyse, Géométrie et Applications (LAGA)
Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Galilée-Université Paris 13 (UP13)
École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Threat Analysis and Mitigation for Information Security (TAMIS)
LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
King Khalid University [Abha]
Télécom ParisTech
Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département Systèmes et Architectures Sécurisés (SAS-ENSMSE)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CMP-GC
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Source :
CRiSIS 2016, CRiSIS 2016, Sep 2016, Roscoff, France, CRiSIS 2016: Risks and Security of Internet and Systems, CRiSIS 2016: Risks and Security of Internet and Systems, pp.185-198, 2017, ⟨10.1007/978-3-319-54876-0_15⟩, Lecture Notes in Computer Science ISBN: 9783319548753, CRiSIS
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; Elliptic Curve Cryptography (ECC) is becoming unavoidable, and should be used for public key protocols. It has gained increasing acceptance in practice due to the significantly smaller bit size of the operands compared to RSA for the same security level. Most protocols based on ECC imply the computation of a scalar multiplication. ECC can be performed in affine, projective, Jacobian or others models of coordinates. The arithmetic in a finite field constitutes the core of ECC Public Key Cryptography. This paper discusses an efficient hardware implementation of scalar multiplication in Jacobian coordinates by using the Coarsely Integrated Operand Scanning method (CIOS) of Montgomery Modular Multiplication (MMM) combined with an effective systolic architecture designed with a two-dimensional array of Processing Elements (PE). As far as we know this is the first implementation of such a design for large prime fields. The proposed architectures are designed for Field Programmable Gate Array (FPGA) platforms. The objective is to reduce the number of clock cycles of the modular multiplication, which implies a good performance for ECC. The presented implementation results focuses on various security levels useful for cryptography. This architecture have been designed in order to use the flexible DSP48 on Xilinx FPGAs. Our architecture for MMM is scalable and depends only on the number and size of words.

Details

Language :
English
ISBN :
978-3-319-54875-3
ISBNs :
9783319548753
Database :
OpenAIRE
Journal :
CRiSIS 2016, CRiSIS 2016, Sep 2016, Roscoff, France, CRiSIS 2016: Risks and Security of Internet and Systems, CRiSIS 2016: Risks and Security of Internet and Systems, pp.185-198, 2017, ⟨10.1007/978-3-319-54876-0_15⟩, Lecture Notes in Computer Science ISBN: 9783319548753, CRiSIS
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dfdf226312579986b9e97d1cc8d9a66f