随着电子信息技术的深入发展,物联网终端设备的信息安全问题日益突出,关系到生产生活和社会公共服务。椭圆曲线密码算法ECC能够以较少的计算开销提供隐私内容与数据完整性保护,广泛使用于各种对安全性要求高带宽要求低的场合。为适应物联网终端设备的安全要求,研究面积受限情况下抗旁路攻击的ECC安全硬件电路具有重要意义。论文主要从基本模运算电路的小面积设计、椭圆曲线群运算电路的复用设计和标量乘电路的抗旁路攻击设计三个方面对ECC算法的电路实现展开研究,设计能够抵御差分功耗攻击DPA和差分故障攻击DFA的高效率ECC安全硬件电路。针对运算较为复杂的有限域模乘,设计了面积—延时折中的4比特串行乘法器;通过调整DJ算法中乘法运算顺序,在不增加电路面积的情况下将模逆运算时间减少了20个时钟周期。为减小标量乘模块电路的面积占用,提出了一种小面积的椭圆曲线运算单元ECALU架构,复用曲线群运算模块内基本模运算电路来实现点坐标变换和y坐标恢复运算。针对旁路攻击对密码电路构成的安全威胁,在研究标量乘电路抗DFA方法的基础上,对已有曲线层故障检测方法提出改进,通过复用点加运算结果降低了故障检测的额外时间成本;针对有限域层的抗DFA,基于单比特奇偶校验方法设计了具有瞬态故障自动恢复功能的乘法器,缩短了故障恢复时间;为减少冗余计算的时间开销,提出了一种低延时标量乘电路故障检测与恢复LDEDR机制,采用故障预测策略实现了的标量乘电路中并行故障检测。设计了随机数发生器,采用投影空间坐标轴随机化方法实现标量乘模块电路对DPA的防御;最后,设计了小面积的有限域模运算器等电路,构建并实现了支持密钥协商、签名/认证和加解密的ECC安全硬件电路。基于SynopsysDC综合工具对所提出的ECC标量乘电路小面积设计和抗旁路攻击设计进行资源评估,采用所提出ECALU的标量乘电路面积减少了29.7%;所设计的抗故障攻击乘法器固定故障检测率达到100%,双比特瞬态故障检测率达到97%。依据LDEDR机制设计的抗DPA和DFA标量乘电路,在100%故障检测率下将故障检测的时间代价降至2.85%,相比已有文献降低了98%且增加的冗余面积更小,表明论文所设计的抗旁路攻击的ECC安全硬件电路达到较高硬件效率。