【摘 要】
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椭圆曲线加密（Elliptic Curve Cryptography,ECC）算法在数字签名领域有重要意义。SM2是由我国国家密码管理局发布的椭圆曲线公钥密码算法。相比于其他公钥密码算法,其具有在安全性相同的条件下密钥长度更短的特点。随着数字签名技术的广泛应用,对数字签名性能需求也不断提高,ECC的快速实现受到了学术界与工业领域的广泛关注。基于图形显卡处理器（Graphic Processing
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椭圆曲线加密（Elliptic Curve Cryptography,ECC）算法在数字签名领域有重要意义。SM2是由我国国家密码管理局发布的椭圆曲线公钥密码算法。相比于其他公钥密码算法,其具有在安全性相同的条件下密钥长度更短的特点。随着数字签名技术的广泛应用,对数字签名性能需求也不断提高,ECC的快速实现受到了学术界与工业领域的广泛关注。基于图形显卡处理器（Graphic Processing Units,GPU）的高性能通用计算在各个领域得到了广泛应用。本文主要在GPU平台上对SM2数字签名与验证算法进行了并行实现,对底层算法（如椭圆曲线群运算、大整数域运算等）进行优化,并对优化后的SM2算法进行了效率分析。主要工作如下:本文对CPU与GPU异构平台上的运行模型进行了详细阐述,提出了SM2数字签名与验证算法在Open CL平台上的运行模型。采用CPU、GPU异构编程方法,本文重点对有限域中大整数模逆运算以及椭圆曲线群的倍点运算以及SM2签验过程中的SM3消息摘要算法进行优化。实验结果表明:在AMD Radeon R9 290 GPU上运行的SM2签名与验证算法比Intel Xeon E5620 CPU上串行算法签名加速比为7.80～295.58,验证加速比为1.09～38.44。本文设计的SM2 GPU并行优化算法能显著提高SM2数字签名与验证速度。
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