大多數(shù)敏感的Web傳輸都受到公用密鑰加密的保護(hù)，這種加密方式可以讓計(jì)算機(jī)安全地共享信息，而無(wú)需首先就私密加密密鑰達(dá)成一致。

公鑰加密協(xié)議是復(fù)雜的，而且在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，它們是由軟件執(zhí)行的。但這并不適用于物聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它主要通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。這些嵌入式傳感器需要最大限度地延長(zhǎng)電池的使用壽命，但卻無(wú)法承擔(dān)軟件執(zhí)行加密協(xié)議時(shí)所需的能源和內(nèi)存空間。

如今，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員已經(jīng)成功研制出了一種新型芯片，這種芯片能夠通過(guò)硬連線(hardwired)來(lái)執(zhí)行公鑰加密，其耗電量?jī)H為相同協(xié)議的軟件執(zhí)行量的1/400，且只占1/10的內(nèi)存，但其執(zhí)行速度卻提高了500倍。研究人員在于近期舉辦的國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)(International Solid-State Circuits Conference)上發(fā)表了關(guān)于該芯片的詳細(xì)論文報(bào)告。

像大多數(shù)現(xiàn)代公鑰加密系統(tǒng)一樣，研究人員研發(fā)的新型芯片使用了一種稱(chēng)為“橢圓曲線加密”的技術(shù)。顧名思義，橢圓曲線加密依賴(lài)于一種稱(chēng)為橢圓曲線的數(shù)學(xué)函數(shù)。在過(guò)去，研究人員（包括開(kāi)發(fā)這種新型芯片的麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)）已經(jīng)構(gòu)建出了通過(guò)硬連線來(lái)處理特定橢圓曲線或曲線族的芯片。而這種新芯片的不同之處在于，它被設(shè)計(jì)用來(lái)處理任何橢圓曲線。

麻省理工學(xué)院電子工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)研究生，同時(shí)也是該論文的第一作者Utsav Banerjee表示，“密碼學(xué)家正在研究具有不同屬性的曲線，并使用了不同的素?cái)?shù)。關(guān)于哪條曲線是安全的以及使用哪條曲線等問(wèn)題存在很多爭(zhēng)議，而且有多個(gè)具備不同標(biāo)準(zhǔn)的政府正在談?wù)摬煌那€。現(xiàn)在有了這個(gè)芯片，我們可以支持所有這些曲線，而且希望將來(lái)當(dāng)新的曲線出現(xiàn)時(shí)，我們也能支持它們。”

與Banerjee一起參與論文編輯的還有他的論文導(dǎo)師、麻省理工學(xué)院工程學(xué)院院長(zhǎng)兼范尼瓦爾布什電機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Anantha Chandrakasan; 約翰遜計(jì)算機(jī)科學(xué)工程學(xué)教授Arvind；此外還有Andrew Wright 和Chiraag Juvekar，他們都是電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究生。

為了創(chuàng)建通用的橢圓曲線芯片，研究人員將密碼計(jì)算分解為其組成部分。橢圓曲線密碼算法依賴(lài)于模數(shù)運(yùn)算，這意味著計(jì)算中的數(shù)值被賦予一個(gè)極限。如果某些計(jì)算的結(jié)果超過(guò)了這個(gè)極限，則將其除以該極限，并且只保留剩余部分。該限制的保密性有助于確保加密安全性。

MIT芯片專(zhuān)用電路的計(jì)算之一就是模乘運(yùn)算。但是，由于橢圓曲線密碼處理的是大數(shù)，所以該芯片的模乘運(yùn)算量非常大。通常情況下，一個(gè)模數(shù)乘法器可能能夠處理16或32位二進(jìn)制數(shù)字或位的數(shù)字。對(duì)于較大的計(jì)算，離散的16位或32位乘法的結(jié)果將被附加的邏輯電路集成。

但是，麻省理工學(xué)院研發(fā)的新型芯片的模數(shù)乘法器卻可以處理256位數(shù)字。消除集成較小計(jì)算的額外電路既降低了芯片的能耗，又提高了芯片的速度。

橢圓曲線密碼算法中另一個(gè)關(guān)鍵的操作稱(chēng)為逆運(yùn)算。逆運(yùn)算是指當(dāng)乘以一個(gè)給定的數(shù)后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)模乘積1。在以往專(zhuān)用于橢圓曲線密碼算法的芯片中，逆運(yùn)算是由與模數(shù)乘法相同的電路執(zhí)行的，從而節(jié)省了芯片空間。但是，麻省理工學(xué)院的研究人員卻在他們的芯片上配備了專(zhuān)用的逆變電路。這使得芯片的表面積增加了10%，但它也將功耗降低了一半。

使用橢圓曲線密碼算法最常見(jiàn)的加密協(xié)議被稱(chēng)為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸層安全協(xié)議，它不僅控制橢圓曲線計(jì)算本身，而且控制加密數(shù)據(jù)的格式化、傳輸以及處理過(guò)程。事實(shí)上，整個(gè)協(xié)議都被硬連接到麻省理工學(xué)院研究人員研發(fā)的芯片上，這大大減少了執(zhí)行該協(xié)議所需的內(nèi)存量。

除此之外，該芯片還具有一個(gè)通用處理器，可以與專(zhuān)用電路結(jié)合使用，以執(zhí)行其他基于橢圓曲線的安全協(xié)議。但它可以在不使用的時(shí)候關(guān)閉電源，所以不會(huì)影響芯片的能效。