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2012 | OriginalPaper | Buchkapitel

Exploring the Design Space of Prime Field vs. Binary Field ECC-Hardware Implementations

verfasst von : Erich Wenger, Michael Hutter

Erschienen in: Information Security Technology for Applications

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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In this paper, we answer the question whether binary extension field or prime-field based processors doing multi-precision arithmetic are better in the terms of area, speed, power, and energy. This is done by implementing and optimizing two distinct custom-made 16-bit processor designs and comparing our solutions on different abstraction levels: finite-field arithmetic, elliptic-curve operations, and on protocol level by implementing the Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). On the one hand, our

$\mathbb{F}_{2^{m}}$

based processor outperforms the

$\mathbb{F}_p$

based processor by 19.7% in area, 69.6% in runtime, 15.9% in power, and 74.4% in energy when performing a point multiplication. On the other hand, our

$\mathbb{F}_p$

based processor (11.6kGE, 41.4,

μ

W, 1,313kCycles, and 54.3

μ

J) improves the state-of-the-art in

$\mathbb{F}_{p_{192}}$

ECC hardware implementations regarding area, power, and energy results. After extending the designs for ECDSA (signature generation and verification), the area and power-consumption advantages of the

$\mathbb{F}_{2^{m}}$

based processor vanish, but it still is 1.5-2.8 times better in terms of energy and runtime.

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Metadaten
Titel
Exploring the Design Space of Prime Field vs. Binary Field ECC-Hardware Implementations
verfasst von
Erich Wenger
Michael Hutter
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-29615-4_18