lm曲線公式推導 橢圓曲線 雅可比座標

2021-10-12 19:12:27 字數 1219 閱讀 3433

當 時,上述

。當考慮具體實現時,可以發現每次計算

的時候都需要在特徵

的素域中求逆,求逆運算一般是採用擴充套件歐幾里得演算法,在不同的平台下,求逆的速度也不同,但軟體實現時,一般至少還是需要10次以上的乘法的(考慮256bit整數)。

在仿射座標系中,橢圓曲線上的單位元

並沒有很好的解釋,在數學上,無窮遠點是在射影座標系中衍生出的概念。在射影座標系中,上述橢圓曲線的方程可以表示為

,這是二維射影空間中的乙個代數簇。二維射影空間可以表示為

,即三維仿射空間去掉零點,再模去乙個等價關係,這個等價關係為:

,在幾何意義上,射影空間中的點就是高一維仿射空間中過座標原點的直線。

現在考慮上面的射影形式下的橢圓曲線方程,我們令

,那麼

就是滿足該曲線的乙個解,而且滿足

的解只有這乙個(在相差乙個常數倍的意義下)。這個點就是無窮遠點。對於曲線上其他的點,可以發現,它們的

座標都不為零。因此,可以令這些點的

座標都等於1(因為射影空間中的點在相差乙個常數的意義下是同乙個點),這時這些點的x,y座標就是仿射情形下的座標(因為令

,射影曲線恰好變成了最開始的仿射形式的曲線)。

由上面的討論,我們可以得到,射影空間的橢圓曲線的無窮遠點對應的

座標為零。其他點的

座標都不為零。這樣,我們在實現橢圓曲線時,每個點可以用三個座標

來表示,當

時意味著該點就是無窮遠點。而且,兩種座標的轉化方法為:

仿射 to 射影 :

射影 to 仿射:

下面來說明,利用這種座標,如何進行點的運算,考慮

,將這兩個點轉化為仿射座標的形式,即為

,這時,按照仿射點的運算公式,最後將每個座標統一擴大分母的倍數,也就是消去分母,這樣便不必求逆了。

上面討論的是標準射影座標的情況,在實際中,雅可比座標應用的更多,雅可比座標也是類似的,只不過是用

來進行轉化,這種座標對應的無窮遠點為

,因此,一樣可以通過

座標是否為零來判斷當前點是否為無窮遠點。 設

, 。對於

的情形,

對於 ,

可以發現,使用標準射影座標和雅可比座標最大的好處就是不需要求逆。在大多數基於橢圓曲線的密碼體制中,點乘(kp)運算幾乎是必須的,因此,在實際中,可以先將點表示為雅可比座標形式,中間的計算可以不必求逆,計算結束後,必要時再轉化為仿射座標形式。

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