一种基于图形处理器的高吞吐量SM2数字签名计算方案

摘要：

随着数据传输安全的普及和认证信息细粒化程度的提高,基于公钥密码学的签名运算使用越来越频繁,其处理速度逐渐成为制约各种高并发安全应用的瓶颈问题.为此,该文提出一种基于图形处理器(GPU)的高吞吐量SM2数字签名计算方案.首先,通过GPU底层指令优化基础运算的计算过程,构建高效的基础运算模块;进而,结合GPU的平台特性,优化基于费马小定理的模逆算法,缩短SM2推荐素数的加法链,大幅提升模逆处理速度;同时,按需使用倍点运算和重复倍点算法,避免线程束分化现象,并有效减少未知点乘运算的计算量.理论分析和实验测试结果表明该方案可有效地提升SM2签名和验签算法的处理速度,在RTX3090单卡上实现了7.609×107次/s的签名吞吐量和3.46×106次/s的验签吞吐量.

关键词：数字签名、SM2、高吞吐量、图形处理器

所属期刊栏目：44

分类号：TN918.2;TP309

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;陕西省重点产业创新链项目;公安部技术研究计划项目

在线出版日期：2022-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：4274-4283