信息化程度作为衡量人类社会发展水平的重要指标,其技术发展已成为当今世界科技进步的重要因素,以信息技术为基础的万物互联现象也已经在我们的生活中普遍存在。密码技术作为当今人类社会保障信息安全的重要手段,其发展与技术革新更是日新月异。公钥密码体系的建立,为人类打开了更为广阔的密码世界新局面。人们利用公钥密码体系解决了公共信道上对称密码体系难以实现的问题,如数字签名、身份认证、密钥分发等问题。而椭圆曲线密码(ECC)的出现又将公钥密码体系推向了另一个高潮,椭圆曲线密码虽然作为公钥密码的一种,但却具有安全性高、密钥长度小、带宽要求低等特点,因此椭圆曲线密码一出现便受到密码学家的推崇。目前,椭圆曲线经过不断完善已经形成了国际标准,越来越多的国家为了巩固国家安全,也根据国际标准制定了自己的椭圆曲线密码标准,椭圆曲线密码也将会是下一代密码技术发展的重要方向。为此,本文根据国际椭圆曲线密码标准设计了一种硬件密码系统。该系统能够实现椭圆曲线协议规定的数字签名验签、公钥加解密和密钥对生成等密码功能。系统共分为底层模运算层、曲线域算术层和密码协议层三大功能层,并通过模块化思想实现各个功能层的硬件架构。另外,本文通过层级划分,深入了解椭圆曲线密码算法的工作原理,最后根据数据处理任务量着重针对底层模运算进行了优化设计。将4-Radix算法引入底层模运算并实现了4-Radix模逆和模乘模块的硬件设计,提升了模逆和模乘模块的移位效率,进而改善了传统的底层模运算性能不高的问题。最后通过软硬件协同调试的方法对整个密码系统和各个功能块进行了仿真测试,测试结果表明椭圆曲线密码系统各个功能正常,能够如期完成椭圆曲线密码协议规定的数字签名验签、公钥加解密和密钥对生成三大功能;另外,本文还利用RC逻辑综合工具对密码系统的硬件代码进行了综合分析,分析报告表明,在SMIC 0.11μm工艺库下,本文所设计的密码系统最高设计工作频率可达200MHz,签名速率为132次/s,验签速率为63次/s,公钥加密速率为66次/s,公钥解密速率为129次/s,密钥对生成速率为130次/s。