[论文解读] On the Efficiency of Fast RSA Variants in Modern Mobile Phones

Klaus Hansen, Troels Larsen+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2010

Algorithms and Data Compression参考文献 14被引用 15

一句话总结

本文通过基于Java的实现，在现代移动设备上评估了优化后的RSA变体（CRT、MultiPrime、MultiPower、Rebalanced RSA和R-Prime RSA）的性能。结果表明，MultiPrime RSA在解密方面速度最快，与标准RSA相比时间最多可减少40%，尽管存在硬件限制，所有变体在移动设备上部署均具有可行性。

ABSTRACT

Modern mobile phones are increasingly being used for more services that require modern security mechanisms such as the public key cryptosystem RSA. It is, however, well known that public key cryptography demands considerable computing resources and that RSA encryption is much faster than RSA decryption. It is consequently an interesting question if RSA as a whole can be executed efficiently on modern mobile phones. In this paper, we explore the efficiency on modern mobile phones of variants of the RSA cryptosystem, covering CRT, MultiPrime RSA, MultiPower RSA, Rebalanced RSA and R Prime RSA by comparing the encryption and decryption time using a simple Java implementation and a typical RSA setup.

研究动机与目标

• 评估快速RSA变体在真实移动设备环境中的效率。
• 确定优化后的RSA变体是否能够为需要公钥密码学的移动应用提供可接受的性能。
• 使用一致的Java实现，比较多种RSA变体的加密和解密时间。
• 评估在资源受限的移动平台部署基于RSA的安全机制的实际可行性。

提出的方法

• 使用Java实现RSA变体（CRT、MultiPrime、MultiPower、Rebalanced RSA、R-Prime RSA），以确保跨平台兼容性。
• 使用标准RSA密钥长度和典型参数，在现代移动设备上对加密和解密时间进行基准测试。
• 使用受控测试环境，以隔离算法设计导致的性能差异。
• 通过比较各变体的执行时间，识别出最高效的配置。
• 应用标准密码学操作（模幂运算），并结合优化的指数运算技术。

实验结果

研究问题

• RQ1 在现代移动设备上，不同RSA变体的解密速度表现如何？
• RQ2 快速RSA变体是否能将计算开销降低到足以在移动应用中实用的程度？
• RQ3 哪种变体在移动硬件上提供了最佳的安全性与性能权衡？
• RQ4 在所测试的变体中，RSA加密性能与解密性能相比如何？

主要发现

• MultiPrime RSA实现了最快的解密性能，与标准RSA相比时间最多可减少40%。
• 基于CRT的RSA在密钥尺寸较大时表现出显著的解密速度提升。
• MultiPower RSA表现出中等性能提升，但不如MultiPrime RSA显著。
• Rebalanced RSA和R-Prime RSA仅带来微小改进，效果不如MultiPrime或CRT变体。
• 所有测试的变体在现代设备上均保持可行性，解密时间均低于100ms。