随着电子商务等网络服务的兴起,安全问题成为越来越重要的话题。公钥密码算法是解决安全问题的一个重要途径。而RSA密码算法是应用最为广泛的公钥密码算法。在数学理论中大数分解是很难做到的,在密码学理论中RSA公钥密码体制依赖于该问题,因此RSA具有理论原则上的可靠安全性能,并且被ISO,ITU,SWIFT等国际化标准组织所认可。RSA成为当前研究领域和技术应用上普遍认可的公钥密码体制。模乘运算是RSA体制实现过程中最基础也是最关键的一部分,而原始模幂运算是以耗费大量时间为代价的除法运算来实现的,尤其是运算数据非常大,比如1024bit时,整个RSA的实现效率将大打折扣。Montgomery算法巧妙地回避了模幂中除法运算带来的巨大时间消耗这一问题,大大提高了模幂运算效率,从而使得整个RSA体制效率方面得以很大提升。当前,RSA体制中模数n一般为1024bit、2048bit,在模幂模乘运算过程中需要处理大量的运算数据,占用大量的存储空间,如果单独用软件来处理这些操作,将会是整个体制效率降低,所以,考虑使用FPGA来处理整个过程的硬件方法。这里,提高大数的模幂模乘运算效率是需要关心的问题,使用FPGA来实现RSA能够解决效率上的担忧问题,并且可以很好保证整体安全性。本文对Montgomery模乘算法进行了改进,将快速大整数乘法的递归算法Karatsuba算法应用于Montgomery模乘算法的一种形式——FIPS算法。相比前人所实现的结构,改进的算法既能减少了硬件资源又提高了运算的速度。同时本文实现了RSA密码算法的新的硬件结构,根据大数模乘运算和硬件实现的要求对模幂系统进行了分析和设计,提高了RSA模乘幂运算能力。主要阐述了RSA密码芯片的设计实现过程,在对系统进行了模块划分的基础上,通过对算法流程分析,在分析算法的运算时序后,采用计算器与译码器相结合的方式实现了模幂、模乘两级控制器。讨论了在Xilinx的FPGA上的实现方法和过程,并用Verilog语言进行了代码实现,在ISE和Modsim环境中进行了仿真验证。