A Radix-2<SUP>25.5</SUP> based High-Performance Vectorized Modular Multiplier for 255-bit Special Curves Cryptographic Processor

특수 곡선 암호 프로세서의 핵심 기능 블록으로 사용되는 255-비트 모듈러 곱셈기 설계에 대해 기술한다. Radix-2SUP25.5/SUP 표현 기반의 벡터화된 모듈러 곱셈 (R25.5_VMM)이 적용되었으며, R25.5_VMM의 효율적인 하드웨어 구현을 위해 VMM 연산 테이블의 열 단위 병렬처리 방식을 제안하였다. 그 결과로, 가산기 피연산자 수와 캐리 체인의 캐리비트 수를 줄이고 또한 최악 경로 지연이 최소화되었다. 설계된 모듈러 곱셈기는 처리요소 10개의 1차원 배열로 구성되며, 각 처리요소는 32-비트 x 26-비트 곱셈기, 58-비트 가산기 그리고 레지스터로 구성된다. 설계된 모듈러 곱셈기를 Zynq-7 FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 4,715개의 LUT와 893개의 플립플롭 그리고 20개의 DSP 블록이 사용되었다. 255-비트 모듈러 곱셈 연산에 11 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수 152MHz에서 초당 약 1,388만 번의 모듈러 곱셈을 연산할 수 있는 것으로 평가되었다.