基于SIMD指令集的SM2数字签名算法快速实现

摘要：

SM2数字签名算法是国家密码管理局发布的首个数字签名标准,已广泛应用于网上银行、电子政务等领域.本文提出一种基于高级矢量扩展指令集(advanced vector extension 512,AVX512)的SM2数字签名算法实现方案,有效提升了 SM2数字签名算法的性能.结合单指令多数据集(single instruction multiple data,SIMD)运算特性,设计了一种新的冗余基数表示形式与数据排列方式,利用3比特冗余空间减少进位传播的次数,构建高效的并行素域运算模块.进而提出一种可变基点标量乘法的并行优化算法,在算法分支加入虚拟操作,按需存储点加与倍点的计算结果,结合底层数据表示形式消除8路分支的差异性.利用AVX512指令与分步点加方法加速固定基点标量乘法.签名与验签算法的性能比最新的SIMD实现分别提升了 196％和69％.

关键词：SM2数字签名算法、SIMD指令集、AVX512、软件优化

所属期刊栏目：10

分类号：TP309.7(计算技术、计算机技术)

在线出版日期：2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：720-736