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质数域的算数运算[通俗易懂]

“有限域算数运算”介绍了有限域的基本概念,进一步阐述了椭圆曲线系统的三种经典有限域(质数域,二元域和扩展域)以及其相应的算数运算方法(加法,减法,乘法和求逆运算)。本文重点阐述在质数域 F p F_p Fp​中的算数运算执行算法,包括任意质数p的算法,当模数p具有特性形式时,该算法揭示约化步骤的执行效率能够获得提升;还提出了针对NIST质数的高效约化算法,对诸如 p = 2 192 − 2 64 − 1 p=2^{192}-2^{64}-1 p=2192−264−1形式的质数具有适用性。 以上算法适合软件执行:假设工作台通常为64位或32位,算法运行在 W W W-位(W-位,W是8的倍数)框架基础上。低位或更廉价的组件的W值更小,比如嵌入式系统一般是16位,智能卡一般是8位。W-位的位数词U从0到W-1编号,个位数约定为位0。 F p F_p Fp​的元素是从0到 p − 1 p-1 p−1的整数。用 m = [ log ⁡ [ 2 ] p ] m=[\log [2]{p} ] m=[log[2]p]表示p的位数, t = [ m / W ] t=[m/W] t=[m/W]表示字节长度。下图展示的例子是用二进制存储单元 A = ( A [ t − 1 ] , . . . , A [ 2 ] , A [ 1 ] , A [ 0 ] ) A=(A[t-1],…,A[2],A[1],A[0]) A=(A[t−1],...,A[2],A[1],A[0])表示字节长度t的元素a。其中,整数a表示为: a = 2 ( t − 1 ) W A [ t − 1 ] + . . . + 2 2 W A [ 2 ] + 2 W A [ 1 ] + A [ 0 ] a=2^{(t-1)^W}A[t-1]+…+2^{2W}A[2]+2^WA[1]+A[0] a=2(t−1)WA[t−1]+...+22WA[2]+2WA[1]+A[0]。

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