Journal of KIISE (정보과학회 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
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Fast Non-Adjacent Form (NAF) Conversion through a Bit-Stream Scan

비트열 스캔을 통한 고속의 Non-Adjacent Form (NAF) 변환

  • 황두희 (부산대학교 정보컴퓨터공학부) ;
  • 신진명 (부산대학교 정보컴퓨터공학부) ;
  • 최윤호 (부산대학교 전자전기컴퓨터공학부)
  • Received : 2016.11.29
  • Accepted : 2017.03.07
  • Published : 2017.05.15
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Abstract

As a special form of the signed-digit representation, the NAF(non-adjacent form) minimizes the hamming weight by reducing the average density of the non-zero bits from the binary representation of the positive integer k. Due to this advantage, the NAF is used in various fields; in particular, it is actively used in cryptology. The existing NAF-conversion algorithm, however, is problematic because the conversion speed decreases when the LSB(least significant bit) frequently becomes "1" during the binary positive integer conversion process. This paper suggests a method for the improvement of the NAF-conversion speed for which the problems that occur in the existing NAF-conversion process are solved. To verify the performance improvement of the algorithm, the CPU cycle for the various inputs were measured on the ATmega128, a low-performance 8-bit microprocessor. The results of this study show that, compared with the existing algorithm, the suggested algorithm not only improved the processing speed of the major patterns by 20% or more on average, but it also reduced the NAF-conversion time by 13% or more.

부호가 있는 정수 표현의 특별한 형태인 NAF(non-adjacent form)는 양의 정수의 이진표현에서 0이 아닌 비트의 평균 밀도를 낮추어 해밍 웨이트를 최소화시킨다. 이러한 장점으로 인해 NAF는 다양한 분야에서 활용 가능하며 특히 암호학 분야에서 적극적으로 활용된다. 그러나 기존 NAF 변환 알고리즘은 변환 과정에서 LSB가 1이 되는 경우가 증가할수록 변환 속도가 저하되는 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 기존 NAF 변환 알고리즘의 문제점을 해결하여 NAF 변환의 속도를 향상시키기 위한 방안을 제안한다. 제안한 알고리즘의 우수성을 검증하기 위하여 저성능 8-bit 마이크로프로세서인 ATmega128에 기존 알고리즘과 제안한 알고리즘을 구현하여 다양한 입력 패턴 하에서 CPU Cycle을 측정하였다. 이를 통해 제안 알고리즘이 기존 알고리즘보다 주요 패턴 처리 시 소요 사이클 카운터를 평균 20% 향상시킬 뿐만 아니라 NAF 변환 시간을 13% 이상 감소시킴을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 개방형 고성능 표준 IoT 디바이스 및 지능형 SW 개발

Supported by : 정보통신기술진흥센터

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