No abstract

Modern algorithms for symmetric and asymmetric encryptions are not suitable to provide security of data that needs data processing. They cannot perform calculations over encrypted data without first decrypting it when risks are high. Residue Number System (RNS) as a homomorphic encryption allows ensuring the confidentiality of the stored information and performing calculations over encrypted data without preliminary decoding but with unacceptable time and resource consumption. An important operation for encrypted data processing is a number comparison. In RNS, it consists of two steps: the computation of the positional characteristic of the number in RNS representation and comparison of its positional characteristics in the positional number system. In this paper, we propose a new efficient method to compute the positional characteristic based on the approximate method. The approximate method as a tool to compare numbers does not require resource-consuming non-modular operations that are replaced by fast bit right shift operations and taking the least significant bits. We prove that in case when the dynamic range of RNS is an odd number, the size of the operands is reduced by the size of the module. If one of the RNS moduli is a power of two, then the size of the operands is less than the dynamic range. We simulate proposed method in the ISE Design Suite environment on the FPGA Xilinx Spartan-6 SP605 and show that it gains 31% in time and 37% in the area on average with respect to the known approximate method. It makes our method efficient for hardware implementation of cryptographic primitives constructed over a prime finite field.

Аннотация. Операция сравнения чисел широко используется при реализации большинства современных алгоритмов. Реализация алгоритма сравнения чисел в системе остаточных классов (СОК) состоит из двух этапов. Первый этап-вычисление позиционной характеристики модулярного числа. Второй этап-сравнение позиционных характеристик модулярных чисел в позиционной системе счисления. В статье предлагается новый эффективный алгоритм вычисления позиционной характеристики числа в СОК, основанный на использовании приближенного метода. Использование этого метода не требует дорогостоящих модульных операций, которые заменяются быстрыми битовыми операциями сдвиг вправо и взятия младших бит. Доказано, что в случае, когда динамический диапазон СОК является нечетным числом, размер операндов уменьшается на размер модуля. Если одно из оснований СОК является степенью двойки, то размер операндов меньше динамического диапазона.

No abstract

No abstract