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龙图腾网获悉杭州电子科技大学申请的专利用于实现非对称算法RSA模幂计算的硬件电路及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115756391B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211493261.2，技术领域涉及：G06F7/72；该发明授权用于实现非对称算法RSA模幂计算的硬件电路及方法是由李衡;范泽平;孙玲玲;叶博雅;车丕帅设计研发完成，并于2022-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本用于实现非对称算法RSA模幂计算的硬件电路及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了用于实现非对称算法RSA模幂计算的硬件电路及方法。所述硬件电路包括模幂控制器、模乘控制器、模乘参数n’[0]计算模块和密钥编码模块。其中模幂控制器用于协调电路中的其中模块进行工作，并实现数据传输。密钥编码模块通过定长划窗法对密钥进行编码，将模幂运算转化为连续的模乘和模平方运算。模乘控制器通过6路并行的Fast‑FIOS模乘器实现流水线结构，压缩算法级数和时序。并且针对模平方算法进一步优化，大幅减少模幂计算所需时钟周期。6路并行的Fast‑FIOS模乘器通过FIFO进行数据传输，实现内部数据零读写路由。仿真结果证明本发明的模乘可以达到400MHz的最大运行速率。

本发明授权用于实现非对称算法RSA模幂计算的硬件电路及方法在权利要求书中公布了：1.用于实现非对称算法RSA模幂计算的方法，其特征在于：使用硬件电路实现模幂计算过程，具体包括以下步骤： 步骤1、电路搭建与模式配置 所述硬件电路包括模幂控制器、模乘控制器、模乘参数n’[0]计算模块和密钥编码模块；模幂计算的底数、指数E和模数N存储在memory中，模幂控制器和模乘控制器通过总线与memory直接连接，完成数据的存储与读取；通过顶层的端口mode进行模式配置，设置模幂长度； 步骤2、使能模幂控制器 所述模幂控制器的内部电路通过有限状态机实现，复位后默认处于idle状态，给模幂控制器一个使能信号，由idle状态跳转至下一状态，开始进行模幂运算； 步骤3、模乘参数n’[0]计算 模幂控制器在从idle状态跳出时，将模乘参数n’[0]计算模块使能拉高并且将模数N输入，模乘参数n’[0]计算模块首先将内部寄存器X初始化为0、Y初始化为1，n[0]初始化为模数N的低128bit，循环计数i初始化为0；然后以i为计数进入一个循环，每个循环对Y[i]进行判断，如果Y[i]＝1，则令X[i]＝1，Y＝Y+n[0]；如果Y[i]＝0，则令X[i]＝0，n[0]向左移一位并与1相或；判断结束后，i加1并进入下一次循环，直到128次循环结束后，输出内部寄存器X的值，作为模乘参数n’[0]，并通过模幂控制器存回memory中； 步骤4、定长划窗编码 对memory中存储的待编码密钥按照128-bits分组取出，存入输入缓存中；然后使用定长划窗将输入缓存中的128-bits数据划分为零窗和非零窗；具体是从数据的最低位开始扫描，如果当前数据是1，则进入非零窗，取7个连续数据后直接放入输出缓存中，然后进行下一次划分；如果当前数据是0，则进入零窗，直到下一位为1或者扫描到7个0为止，构建一个7bits数据，其中最低位和bit6～bit4均为0，bit3～bit1以二进制的形式记录该零窗中0的个数，将该7bits数据放入输出缓存中，然后进行下一次划分；重复划分动作，完成对一组128-bits数据的编码，在最低位添加编码组数和最后一组数据的实际位宽信息，通过数据总线存回memory中，开始取出下一组128-bits数据，直至完成密钥编码； 步骤5、消息预处理 调用模乘控制器对预计算参数R2和待加密的消息M进行一次蒙哥马利模乘，得到M的蒙哥马利域表示M’，M’＝MontM,R2,N；然后将消息M的蒙哥马利域表示M’作为模乘控制器的两个输入，计算得到M’2，再利用M’和M’2计算M’的奇数次幂，并存储在memory中； 步骤6、模幂计算 将模数N和模乘参数n’[0]输入模乘控制器，从memory中读取经过步骤4后的密钥编码结果，如果编码结果是非零窗，则设置模乘控制器为模乘模式，完成1次模乘操作后，再设置模乘控制器为模平方模式，重复7次模平方计算；如果是零窗，则跳过模乘操作，设置模乘控制器为模平方模式，并根据0的个数重复模平方计算； 所述模乘控制器为流水线结构，包括6个并行运行的Fast-FIOS模乘器，其中第一个Fast-FIOS从memory中读取计算所需的数据，进行i＝0的外循环，在工作5个clk之后，得到i＝0时的t[0]；此时启动第二个Fast-FIOS，开始i＝1的外循环，并利用来自于第一个Fast-FIOS的t[0]进行计算；依次类推，每过5个clk之后，启动下一个Fast-FIOS，直到6个Fast-FIOS都被启动；第一个Fast-FIOS结束i＝0的外循环后，直接进入i＝6的外循环；多个Fast-FIOS之间通过FIFO传递数据，最后一个Fast-FIOS将计算结果存回memory中； 所述模乘计算的步骤为： 根据非零窗的值，从memory中选择对应的奇数次幂计算结果作为模乘控制器的输入B；T作为模乘控制器中的输入A，T的初始值为1，在计算过程中，T用于传递迭代计算的中间数据； 所述模平方计算的步骤为： 从memory中读取数据T作为模乘控制器的输入A、B；在模平方计算中，在计算过程中，只需要计算a[j]*b[i]后再将结果乘以2，而不计算a[i]*b[j]； 重复上述模乘或模平方计算，直到memory中存储的密钥编码数据全部读出，完成整个模幂操作； 步骤7、结果转化 将步骤6模幂操作的结果T输入到模乘控制器中进行反变化，把计算结果T由从蒙哥马利域转回自然域：Result＝MontT,1,N，输出最终模幂结果。

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