Esta tese estuda a utilização da aritmética computacional para criptografia de chave pública (PKC Public-Key Cryptography) e investiga alternativas ao nível da arquitetura de sistema criptográfico em hardware que podem conduzir a uma redução no consumo de energia, considerando o baixo consumo de potência e o alto desempenho em dispositivos portáteis com energia limitada. A maioria desses dispositivos é alimentada por bateria. Embora o desempenho e a área de circuitos consistem desafios para o projetista de hardware, baixo consumo de energia se tornou uma preocupação em projetos de sistema críticos. A criptografia de chave pública é baseada em funções aritméticas como a exponenciação e multiplicação módulo. PKC prove um esquema de troca de chaves autenticada por meio de uma rede insegura entre duas entidades e fornece uma solução de grande segurança para a maioria das aplicações que devem trocar informações sensíveis. Multiplicação em módulo é largamente utilizada e essa operação aritmética é mais complexa porque os operandos são números extremamente grandes. Assim, métodos computacionais para acelerar as operações, reduzir o consumo de energia e simplificar o uso de tais operações, especialmente em hardware, são sempre de grande valor para os sistemas que requerem segurança de dados. Hoje em dia, um dos mais bem sucedidos métodos de multiplicação em módulo é a multiplicação de Montgomery. Os esforços para melhorar este método são sempre de grande importância para os projetistas de hardware criptográfico e de segurança em sistemas embarcados. Esta pesquisa trata de algoritmos para criptografia de baixo consumo de energia. Abrange as operações necessárias para implementações em hardware da exponenciação e da multiplicação em módulo. Em particular, esta tese propõe uma nova arquitetura para a multiplicação em módulo chamado \"Parallel k-Partition Montgomery Multiplication\" e um projeto inovador em hardware para calcular a exponenciação em módulo usando o sistema numérico por resíduos (RNS). / This thesis studies the use of computer arithmetic for Public-Key Cryptography (PKC) and investigates alternatives on the level of the hardware cryptosystem architecture that can lead to a reduction in the energy consumption by considering low power and high performance in energy-limited portable devices. Most of these devices are battery powered. Although performance and area are the two main hardware design goals, low power consumption has become a concern in critical system designs. PKC is based on arithmetic functions such as modular exponentiation and modular multiplication. It produces an authenticated key-exchange scheme over an insecure network between two entities and provides the highest security solution for most applications that must exchange sensitive information. Modular multiplication is widely used, and this arithmetic operation is more complex because the operands are extremely large numbers. Hence, computational methods to accelerate the operations, reduce the energy consumption, and simplify the use of such operations, especially in hardware, are always of great value for systems that require data security. Currently, one of the most successful modular multiplication methods is Montgomery Multiplication. Efforts to improve this method are always important to designers of dedicated cryptographic hardware and security in embedded systems. This research deals with algorithms for low-power cryptography. It covers operations required for hardware implementations of modular exponentiation and modular multiplication. In particular, this thesis proposes a new architecture for modular multiplication called Parallel k-Partition Montgomery Multiplication and an innovative hardware design to perform modular exponentiation using Residue Number System (RNS).

Uma Equipe de Alta Performance é criada e sustentada, de acordo com os pressupostos teóricos expostos pelo presente trabalho, por um High Performance Work System (HPWS) ou, em português, Sistema de Trabalho de Alta Performance. Embora o termo em questão seja pesquisado há mais de cinco décadas por estudiosos de diversas áreas do conhecimento, sobretudo pela administração, seus conceitos ainda não são consensuais e, principalmente, há poucas observações em língua portuguesa. Paralelamente a esta questão, pode-se afirmar que uma constante busca por resultados organizacionais, sejam eles financeiros ou não, pelos agentes do mundo organizacional moderno é uma realidade. A proposta do presente trabalho centra-se em explorar ambos os conceitos relatados em duas organizações governamentais, o Esquadrão de Demonstração Aérea (EDA) e o Esquadrão Arara. Isso posto, primeiramente, é importante ressaltar que a pesquisa tem um cunho teórico, ao reunir o que estudiosos de diversas áreas têm descoberto e afirmado sobre o HPWS, relatando-os na língua portuguesa. Em segundo lugar, foi possível criar um quadro com os elementos organizacionais presentes em um HPWS, de acordo com as bibliografias pesquisadas. Com base nesse quadro selecionaram-se algumas características para fins de comparação nos dois Esquadrões. As características são: comprometimento, trabalho em equipe e gestão de pessoas. Isso foi feito por meio de duas técnicas de pesquisa. A primeira delas foi uma entrevista, aplicada ao setor de pessoal desses Esquadrões, para entender a sua forma de gestão de pessoas. Em seguida, foi aplicado um questionário a todo o efetivo de militares de ambas as organizações pesquisadas. Todas as hipóteses de pesquisa foram formuladas pressupondo o EDA como uma Equipe de Alta Performance devido a todas as características relatadas no item 3 Objeto de Estudo. De qualquer maneira, nem todas foram confirmadas, demonstrando que embora o EDA seja, em muitas análises, diferente do Esquadrão Arara ainda não pode ser definido como uma verdadeira Equipe de Alta Performance. De qualquer maneira, a oportunidade de pesquisar a equipe e relatar as suas características é uma maneira de que outras organizações do mundo empresarial conheçam como obter resultados, mesmo que não financeiros, extremamente satisfatórios. / A High Performance Team is created and kept, according to the theoretical assumptions on this work, by a High Performance Work System (HPWS). Although this topic has been studied for more than five decades by researchers from different fields (mainly administration), their concepts are not consensual and mainly, there are few observations on this topic in the Portuguese language. Along with this issue, it can be affirmed that a constant search for results (financial or not) by the modern organizational world agents is a reality. The proposal of this study focus on exploring both concepts reported in two Brazilian Air Force organizations: the Air Demonstration Squadron (EDA) and the Arara Squadron. First of all, it is important to highlight that this research has a theoretical approach, gathering what lecturers from many fields have been finding out and stating about the HPWS, reporting them in Portuguese. Secondly, it was possible to create a table with the organizational elements present in a HPWS, according to the studied bibliography. Based on this table, some features were selected in order to compare the two squadrons: commitment, team work and personnel management. It was carried out by using two survey techniques, being the first one an interview for those squadrons` staff to understand their way of personnel management. Then a questionnaire was applied to all the military personnel in both studied organizations. All the hypothesis for the survey were formulated pre-assuming the EDA as a High Performance Team due to all the characteristics related on the item 3, `Object of Study`. Not all of those features were confirmed, showing that although the EDA is under many analyses different from the Arara Squadron, they cannot be defined as a true High Performance Team. All in all, the opportunity of surveying the team and reporting their characteristics is a manner that other business organizations can approach to obtain some satisfactory results, financially speaking or not.