大多數敏感的網絡交易都受到公鑰加密技術的保護，這種加密技術可以讓計算機安全地共享信息，而無需事先商定一個秘密的加密密鑰。

公鑰加密協議非常復雜，在計算機網絡中，它們是由軟件執行的。但這在物聯網中行不通，物聯網是一種設想中的網絡，它將把許多不同的傳感器——嵌入汽車、電器、民用建筑、制造設備，甚至牲畜標簽——連接到在線服務器上。嵌入式傳感器需要最大限度地延長電池壽命，但卻負擔不起軟件執行加密協議所需的能量和內存空間。

麻省理工學院的研究人員已經制造出了一種新的芯片，這種芯片通過硬連線來執行公鑰加密，其功耗僅為相同協議的軟件運行功耗的四分之一。它還使用大約1/10的內存，執行速度快500倍。研究人員在本周的國際固態電路會議上發表的論文中描述了這種芯片。

與大多數現代公鑰加密系統一樣，研究人員的芯片使用了一種名為橢圓曲線加密的技術。顧名思義，橢圓曲線加密依賴于一種稱為橢圓曲線的數學函數。過去，研究人員——包括開發這種新芯片的麻省理工學院團隊——已經制造出了處理特定橢圓曲線或曲線族的硬連線芯片。新芯片的獨特之處在于它可以處理任何橢圓曲線。

麻省理工學院電子工程與計算機科學研究生、論文第一作者Utsav Banerjee表示：“密碼破譯人員正在研究具有不同性質的曲線，而且他們使用的質數也不同。”“關于哪條曲線是安全的，應該使用哪條曲線，有很多爭論，有多個政府提出了不同的標準，討論不同的曲線。有了這種芯片，我們可以支持所有的曲線，希望未來出現新的曲線時，我們也可以支持它們。”

與班納吉一起撰寫論文的還有他的論文導師、麻省理工學院工程學院院長、電氣工程和計算機科學教授瓦內瓦爾?布什（Vannevar Bush）;Arvind，約翰遜計算機科學工程教授;Andrew Wright和ag Juvekar，都是電氣工程和計算機科學的研究生。

模塊化的推理

為了制作通用的橢圓曲線芯片，研究人員將密碼計算分解成各個組成部分。橢圓曲線密碼術依賴于模運算，這意味著計算中數字的值是有限制的。如果某些計算的結果超過了這個極限，就除以這個極限，只保留剩下的部分。該限制的保密性有助于確保加密安全性。

因此，麻省理工學院的芯片專用電路所致力于的計算之一就是模乘法。但是由于橢圓曲線密碼術要處理較大的數字，因此該芯片的模乘法器非常龐大。通常，模塊乘法器可能能夠處理16位或32位二進制數字或位。對于較大的計算，離散16位或32位乘法的結果將通過附加的邏輯電路進行集成。

然而，MIT芯片的模塊乘法器可以處理256位的數字。減少集成小型計算的額外電路，既降低了芯片的能耗，又提高了速度。

橢圓曲線密碼術中的另一個關鍵操作稱為反轉。求逆就是計算一個數，當這個數乘以一個給定的數，就會得到1的模積。在以前致力于橢圓曲線密碼體制的芯片中，反轉是由進行模乘運算的電路來完成的，從而節省了芯片空間。但麻省理工學院的研究人員給他們的芯片安裝了專用的逆變電路。這增加了芯片表面10%的面積，但它減少了一半的功耗。

使用橢圓曲線加密的最常見的加密協議稱為數據報傳輸層安全協議，它不僅控制橢圓曲線計算本身，而且還控制加密數據的格式化、傳輸和處理。事實上，整個協議被硬接在麻省理工學院研究人員的芯片上，這大大減少了執行協議所需的內存。

該芯片還具有一個通用處理器，可以與專用電路一起執行其他基于橢圓曲線的安全協議。但它可以在不使用時關閉電源，所以它不會損害芯片的能源效率。

德州儀器物聯網（IOT）實驗室主任陸曉林表示：“他們將過去軟件中的某些功能轉移到了硬件中。”“它的優勢包括電力和成本。但從工業物聯網的角度來看，它也是一個更用戶友好的實現。對于編寫軟件的人來說，這要簡單得多。