공통인수 후처리 방식에 기반한 고속 유한체 곱셈기 = Fast GF(2m) Multiplier Architecture Based on Common Factor Post-Processing Method

국문 초록 (Abstract)

비도 높은 암호용으로 연구된 유한체 곱셈 연산기는 크게 직렬 유한체 곱셈기, 배열 유한체 곱셈기, 하이브리드 유한체 곱셈기으로 분류되어 왔다. 직렬 유한체 곱셈기는 마스트로비토 (Mastrovito) (1)에 의하여 제안되어 유한체 곱셈기의 가장 기본적인 구조로 자리잡아 왔고, 이를 병렬로 처리하기 위해 m 배의 자원을 투자하여 m 배의 속도를 얻어낸 결과가 2차원 배열 유한체 곱셈기이며 (2), 이들 기존 방식의 장점만을 취하여 제안된 방식이 1999년 Paar에 의해 제안된 하이브리드 (hybrid) 곱셈기이다 (3). 반면 이 하이브리드 곱셈기는 사용 가능한 유한체로서 유한체의 차수를 합성수로 사용해야 한다는 제약이 따른다. 본 논문에서는 마스트로비토의 곱셈기의 구조를 기본으로 하고, 수식적으로 공통인수를 끌어내어 후처리하는 기법을 유도하여 적용한다. 제안한 방식으로 설계한 새로운 유한체 곱셈기는 HDL로 구현하여 소프트웨어 측면 뿐 아니라 하드웨어 측면에서도 그 기능과 성능을 검증하였다. 제안된 방식에서 직렬 다항 기준식 (polynomial)을 t (t는 1보다 큰 양의 정수) 부분으로 나누어 적용하였을 경우 곱셈기는 t 배의 속도 향상을 보일 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

So far, there have been grossly 3 types of studies on GF(2m) multiplier architecture, such as serial multiplication, array multiplication, and hybrid multiplication. Serial multiplication method was first suggested by Mastrovito (1), to be known as the basic CF(2m) multiplication architecture, and this method was adopted in the array multiplier (2), consuming m times as much resource in parallel to extract m times of speed. In 1999, Paar studied further to get the benefit of both architecture, presenting the hybrid multiplication architecture (3). However, the hybrid architecture has defect that only complex ordo. of finite field should be used. In this paper, we propose a novel approach on developing serial multiplier architecture based on Mastrovito's, by modifying the numerical formula of the polynomial-basis serial multiplication. The proposed multiplier architecture was described and implemented in HDL so that the novel architecture was simulated and verified in the level of hardware as well as software. The implemented GF(2m) multiplier shows t times as fast as the traditional one, if we modularized the numerical expression by t number of parts.