Bailey-Paar 최적확장체 연산의 개선

Improvement on Bailey-Paar's Optimal Extension Field Arithmetic

최적확장체(Optimal Extension Field: OEF)는 유한체의 일종으로서, 타원곡선 암호시스템의 소프트웨어 구현에 있어 매우 유용하다. Bailey 및 Paar는 $P^i$ 거듭제곱 연산을 비롯하여 다수의 효율적인 OEF 연산 알고리즘을 제안하였으며, 또한 암호 응용에 적합한 OEF를 생성하기 위한 효과적인 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 Bailey-Paar의 $P^i$ 거듭제곱 알고리즘이 적용되지 않는 반례를 제시하며, 또한 그들의 OEF 생성 알고리즘은 실제로 OEF가 아닌 유한체를 OEF로 출력하는 오류가 있음을 보인다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 해결한 개선된 알고리즘들을 제시하고, OEF의 개수에 관한 수정된 통계치를 제시한다.

Optimal Extension Fields (OEFs) are finite fields of a special form which are very useful for software implementation of elliptic curve cryptosystems. Bailey and Paar introduced efficient OEF arithmetic algorithms including the $p^ith$ powering operation, and an efficient algorithm to construct OEFs for cryptographic use. In this paper, we give a counterexample where their $p^ith$ powering algorithm does not work, and show that their OEF construction algorithm is faulty, i.e., it may produce some non-OEFs as output. We present improved algorithms which correct these problems, and give improved statistics for the number of OEFs.