[发明专利]基于Ⅱ型最优正规基的椭圆曲线密码协处理器

摘要

本发明公开一种基于Ⅱ型最优正规基域的椭圆曲线密码协处理器，包括对外接口电路、存储单元、多路数据选择器组、外部指令译码器、内部指令译码器、控制单元以及运算单元，其中接口电路通过多路数据选择器组用来完成主处理器对协处理器的存储单元的读写操作，外部指令译码器对存储单元中的外部指令寄存器的值进行译码，其输出用来触发外部指令对应的控制单元中的控制状态机和选通运算所需的数据通路，控制状态机通过数据通路选择器组控制运算单元、内部指令译码器和存储单元完成指令对应的密码功能运算，本发明可以提供八种密码功能运算服务，使用方便，不占用主处理器的运算资源，协处理器的运算速度较快。

主权项

一种基于Ⅱ型最优正规基域的椭圆曲线密码协处理器，包括对外接口电路、存储单元、多路数据选择器组、外部指令译码器、内部指令译码器、控制单元和运算单元；其中：所述的对外接口电路用于协处理器和主处理器之间的数据传输；其数据总线、地址总线和读写信号线与多路数据通路选择器组相连接；所述的存储单元由寄存器组和RAM组成，寄存器组用来存储外部指令、内部指令、椭圆曲线参数和运算单元的运算结果，RAM用来存储AES‑128加/解密数据和椭圆曲线数字签名消息；存储单元与多路数据选择器组、外部指令译码器、内部指令译码器和运算单元相连接；所述的多路数据选择器组在外部指令译码器的输出信号的控制下，选通外部指令对应的密码功能运算所需的数据通路，在接口电路的地址总线的控制下，为接口电路选通读写RAM的数据通路；多路数据选择器组与接口电路、存储单元、外部指令译码器和运算单元相连接；所述的外部指令译码器用来对外部指令进行译码，控制协处理器执行外部指令所对应的密码功能运算，外部指令译码器的输出信号用来控制多路数据选择器组和控制单元；外部指令译码器与控制单元、寄存器组的外部指令寄存器和多路数据通路选择器组相连接；所述的内部指令译码器用于对内部指令进行译码，内部指令译码器的输出信号控制寄存器组输出数据给运算单元、读取运算单元的运算结果、修改外部指令寄存器的值和输出协处理器的中断信号；内部指令译码与寄存器组的内部指令寄存器和寄存器组相连接；所述的控制单元由八个控制状态机组成，包括椭圆曲线数字签名生成控制状态机、椭圆曲线数字签名验证控制状态机、椭圆曲线加密方案加密控制状态机、椭圆曲线解密方案解密控制状态机、椭圆曲线密钥对交换控制状态机、椭圆曲线密钥对生成控制状态机、AES‑128加密控制状态机和AES‑128解密控制状态机；控制单元用于控制存储器单元和运算单元协同实现椭圆曲线密码协处理器的八个密码功能运算；控制单元与多路数据选择器组、外部指令译码器和运算单元相连接；所述的运算单元由八个运算模块组成，包括随机数生成运算模块、椭圆曲线点乘运算模块、椭圆曲线点加运算模块、KDF运算模块、HMAC运算模块、AES‑128运算模块、SHA‑256运算模块和集成素数域运算模块；存储单元中的RAM经多路数据通路选择器组给运算模块输入数据，运算单元与存储单元、控制单元和多路数据通路选择器组相连接。