Special Elliptic Curve Cryptography Processor Supporting X25519 and Ed25519

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-2^25.5모듈러 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.