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講演抄録/キーワード
講演名 2021-07-19 13:30
RNS表現におけるペアリング計算に適したBEEAの逆元計算高速化の検討
森本康太藤本大介大須賀彩希奈良先端大)・川村信一照屋唯紀産総研)・林 優一奈良先端大ISEC2021-10 SITE2021-4 BioX2021-11 HWS2021-10 ICSS2021-15 EMM2021-15
抄録 (和) 高機能暗号においてペアリング計算は重要なツールであり、RNS (Residue Number System) 表現を用いたハードウェア実装により回路規模を抑えた高速実装が可能なことを Yao らが示している。しかし、Yao らの実装では、フェルマーの小定理を用いた逆元計算での剰余乗算がボトルネックとなっている。この解消には逆元計算に乗算を必要としない BEEA (Binary Extended Euclidean Algorithm) を用いることが有用であると考えられるが、RNS 表現では大小比較の計算コストが高いため、これを多用する BEEA はこれまで採用されていない。一方、大小比較の計算量を削減できる符号判定アルゴリズムが近年提案されており、このアルゴリズムを用いることで、BEEA を用いた逆元計算の高速化が見込まれる。そこで、本稿では、Yao らのペアリング計算回路を元に、効率的な符号判定アルゴリズムを用いた BEEA の実装方法を検討する。具体的には、Yao らのアーキテクチャに逆元演算器を追加し、BEEAを適用することで逆元計算にかかるサイクル数の削減を行う。結果として、Yao らのアーキテクチャにおいてペアリング計算に必要な逆元計算のサイクル数を約 27% 削減できることを明らかにした。 
(英) Pairing computation is an essential tool in advanced cryptography, and Yao et al. have shown that a hardware implementation using the RNS (Residue Number System) representation can achieve a fast implementation with a small circuit area.
However, the bottleneck in the implementation of Yao et al. is the surplus multiplication in the inversion using Fermat’s Little Theorem, which can be further accelerated by eliminating this bottleneck. In order to accelerate this process, it is thought to be helpful to use BEEA (Binary Extended Euclidean Algorithm), which does not require multiplication for inversion. However, BEEA has not been adopted so far because of the high computational cost of sign detection in the RNS representation. On the other hand, a sign detection algorithm that can reduce the amount of calculation for sign detection has been proposed recently, and this algorithm is expected to accelerate the inversion using BEEA. In this paper, we investigate how to implement BEEA using an efficient sign detection algorithm based on the pairing calculation circuit of Yao et al. Specifically, we add inverters to the architecture of Yao et al. and apply the BEEA to reduce the cycle count required for the inversion. As a result, we confirmed that the cycle count of inversion required for pairing computation could be reduced by approximately 27% in the architecture of Yao et al.
キーワード (和) RNS / 逆元計算 / バイナリ拡張ユークリッド互除法 / ペアリング暗号 / / / /  
(英) Binary Extended Euclidean Algorithm, Inversion, Pairing cryptography / Inversion / Pairing cryptography / RNS / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 121, no. 121, HWS2021-10, pp. 1-7, 2021年7月.
資料番号 HWS2021-10 
発行日 2021-07-12 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) 
ISSN Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード ISEC2021-10 SITE2021-4 BioX2021-11 HWS2021-10 ICSS2021-15 EMM2021-15

研究会情報
研究会 BioX ISEC SITE ICSS EMM HWS IPSJ-CSEC IPSJ-SPT 
開催期間 2021-07-19 - 2021-07-20 
開催地(和) オンライン開催 
開催地(英) Online 
テーマ(和) セキュリティ、一般 (セキュリティサマーサミット2021) 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 HWS 
会議コード 2021-07-BioX-ISEC-SITE-ICSS-EMM-HWS-CSEC-SPT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) RNS表現におけるペアリング計算に適したBEEAの逆元計算高速化の検討 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Fundamental Study on Acceleration of Inversion using Binary Extended Euclidean Algorithm for Pairing Computation in RNS Representation 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) RNS / Binary Extended Euclidean Algorithm, Inversion, Pairing cryptography  
キーワード(2)(和/英) 逆元計算 / Inversion  
キーワード(3)(和/英) バイナリ拡張ユークリッド互除法 / Pairing cryptography  
キーワード(4)(和/英) ペアリング暗号 / RNS  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 森本 康太 / Kota Morimoto / モリモト コウタ
第1著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学 (略称: 奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 藤本 大介 / Daisuke Fujimoto / フジモト ダイスケ
第2著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学 (略称: 奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 大須賀 彩希 / Saki Osuka / オオスカ サキ
第3著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学 (略称: 奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) 川村 信一 / Shinichi Kawamura / カワムラ シンイチ
第4著者 所属(和/英) 産業技術総合研究所 (略称: 産総研)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称: AIST)
第5著者 氏名(和/英/ヨミ) 照屋 唯紀 / Tadanori Teruya / テルヤ タダノリ
第5著者 所属(和/英) 産業技術総合研究所 (略称: 産総研)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称: AIST)
第6著者 氏名(和/英/ヨミ) 林 優一 / Yuichi hayashi / ユウイチ ハヤシ
第6著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学 (略称: 奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
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講演者 第1著者 
発表日時 2021-07-19 13:30:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 HWS 
資料番号 ISEC2021-10, SITE2021-4, BioX2021-11, HWS2021-10, ICSS2021-15, EMM2021-15 
巻番号(vol) vol.121 
号番号(no) no.118(ISEC), no.119(SITE), no.120(BioX), no.121(HWS), no.122(ICSS), no.123(EMM) 
ページ範囲 pp.1-7 
ページ数
発行日 2021-07-12 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) 


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