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摘要
随着数据传输安全的普及和认证信息细粒化程度的提高，基于公钥密码学的签名运算使用越来越频繁，其处理速度逐渐成为制约各种高并发安全应用的瓶颈问题。为此，该文提出一种基于图形处理器(GPU)的高吞吐量SM2数字签名计算方案。首先，通过GPU底层指令优化基础运算的计算过程，构建高效的基础运算模块；进而，结合GPU的平台特性，优化基于费马小定理的模逆算法，缩短SM2推荐素数的加法链，大幅提升模逆处理速度；同时，按需使用倍点运算和重复倍点算法，避免线程束分化现象，并有效减少未知点乘运算的计算量。理论分析和实验测试结果表明该方案可有效地提升SM2签名和验签算法的处理速度，在RTX3090单卡上实现了7.609×107次/s的签名吞吐量和3.46×106次/s的验签吞吐量。
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