32、基于BN曲线的密码配对快速Fp算术实现

基于BN曲线的密码配对快速Fp算术实现

一、配对处理器架构

利用前文描述的乘法器，构建了一个配对处理器。该处理器的结构框图包含以下组件：
1. 微控制器 ：负责控制整个处理器的运行流程。
2. 程序ROM ：存储着Miller循环中使用的子程序，如点加法、点加倍、线求值、Fp12中的乘法等。
3. Fp乘法器和加减法器 ：执行相应的算术运算。
4. 寄存器文件 ：用于存储临时数据。
5. IO缓冲区 ：实现数据的输入输出。

数据存储在64位单端口RAM中。微控制器通过调用程序ROM中的子程序来实现Miller循环。ALU（算术逻辑单元）能够并行执行乘法和加减法指令。具体来说，当执行乘法操作时，微控制器会获取下一条指令，检查是否为加法或减法指令，如果是且与当前乘法指令无数据依赖关系，则会并行执行。

不同子程序和配对所需的时钟周期数如下表所示：
| 操作 | #Cycles |
| — | — |
| 2T | 574 |
| T+Q | 984 |
| lT,T (P) | 422 |
| lT,Q(P) | 260 |
| f 2 | 1541 |
| f · l | 1239 |
| f (pk−1)/r | 281558 |
| ate | 861724 |
| R-ate | 592976 |

二、实现结果