Elliptic curve cryptography (ECC) is widely used in security applications such as public key cryptography (PKC) and zero-knowledge proofs (ZKP). ECC is composed of modular arithmetic, where modular multiplication takes most of the processing time. Computational complexity and memory constraints of ECC limit the performance. Therefore, hardware acceleration on ECC is an active field of research. Processing-in-memory (PIM) is a promising approach to tackle this problem. In this work, we design ModSRAM, the first 8T SRAM PIM architecture to compute large-number modular multiplication efficiently. In addition, we propose R4CSA-LUT, a new algorithm that reduces the cycles for an interleaved algorithm and eliminates carry propagation for addition based on look-up tables (LUT). ModSRAM is co-designed with R4CSA-LUT to support modular multiplication and data reuse in memory with 52% cycle reduction compared to prior works with only 32% area overhead.


翻译:椭圆曲线密码术(ECC)广泛应用于公钥密码(PKC)和零知识证明(ZKP)等安全应用中。ECC由模运算构成,其中模乘占据了大部分处理时间。ECC的计算复杂度和内存限制制约了其性能。因此,ECC的硬件加速是一个活跃的研究领域。存内计算(PIM)是解决该问题的一种有前景的方法。本文设计了ModSRAM,这是首款基于8T SRAM的PIM架构,用于高效计算大数模乘。此外,我们提出了R4CSA-LUT,一种新的算法,该算法减少了交错算法的周期数,并基于查找表(LUT)消除了加法中的进位传播。ModSRAM与R4CSA-LUT协同设计,支持存内模乘与数据重用,相比先前工作实现了52%的周期缩减,仅增加32%的面积开销。

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