检索结果-内蒙古大学图书馆

北京大学学报（自然科学版） 2008年第5期44卷 733-738页

作者：刘勇陈宇陈钟北京大学信息科学技术学院软件研究所高可信软件技术教育部重点实验室北京100871

选择AES-128,SHA-256,SHA-512和Whirlpool4个目前应用最为广泛的对称算法进行优化。首次讨论了如何在龙芯2E通用处理器上优化对称密码算法。针对每种算法提出了具体的优化技术,并对优化后的结果进行了分析。优化后所获得的性能是目前已... 详细信息

选择AES-128,SHA-256,SHA-512和Whirlpool4个目前应用最为广泛的对称算法进行优化。首次讨论了如何在龙芯2E通用处理器上优化对称密码算法。针对每种算法提出了具体的优化技术,并对优化后的结果进行了分析。优化后所获得的性能是目前已知的龙芯处理器上的最好结果。针对对称密码算法,给出了龙芯2E新指令扩展的建议和一个新的并行Hash函数模式。

关键词：龙芯2E Hash函数对称密码算法 SHA AES 快速实现

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对称密码算法的量子电路实现

对称密码算法的量子电路实现

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作者：孙壮中国科学院大学

学位级别：硕士

近年来，量子计算相关技术在不断的发展，其对传统密码算法体制产生了一定的冲击。例如，Shor算法使得基于大整数分解、求离散对数等数学问题设计的公钥密码算法不再安全。相较而言，量子计算对对称密码算法的冲击要小一些，能对对称密... 详细信息

近年来，量子计算相关技术在不断的发展，其对传统密码算法体制产生了一定的冲击。例如，Shor算法使得基于大整数分解、求离散对数等数学问题设计的公钥密码算法不再安全。相较而言，量子计算对对称密码算法的冲击要小一些，能对对称密码算法产生威胁的攻击方法主要有两类。第一类是在经典询问的条件下，使用Grover算法进行密钥的搜索。第二类是在量子询问的条件下，使用Simon算法进行秘密信息的恢复。以上的两类攻击方法，都需要用到被攻击算法所对应的量子预言机(quantumoracle)。其主要组成部分是基于通用容错量子门集实现的对称密码算法的量子电路。因此密码算法量子电路的规模与攻击的复杂度密切相关。研究对称密码算法的量子电路有助于更好的量化对称密码算法抵抗量子攻击的能力。对于对称密码算法的量子电路，我们关注量子位的数量，量子门的数量以及电路深度。这三类指标之间存在一定的权衡关系，减少某个指标的消耗，很可能会增加其他指标的消耗。一般来说，在设计一个量子资源消耗较少的量子电路时，总是以一个指标为主要优化目标，并同时保证其余指标处在一个合理的范围内。　　目前，国内外关于密码算法的量子电路实现的研究，主要集中在分组密码算法，尤其是AES算法的量子电路实现上。本文尝试对其他有代表性的分组密码算法以及流密码算法进行量子电路实现。本文采用通用的容错量子门集“Clif-ford+Toffoli”门集来构造相关密码算法的量子电路。在设计电路时，我们优先考虑减少量子比特的消耗，在此基础上尽量减少纠错和实现成本更高的Toffoli门的消耗。本文首先选取了流密码中的ZUC算法作为研究对象，在将有限域GF(231-1)上的模加器、有限域GF(231-1)上的线性反馈移位寄存器以及S盒等算法部件实现为量子电路的基础上，给出了ZUC算法初始化和密钥生成过程对应的整体量子电路。接着，我们选取了分组密码中的Serpent算法。在将算法的S盒实现为量子电路，以及对密钥编排部分的量子电路进行优化实现后，我们给出了Serpent算法加密过程对应的量子电路。最后，我们对在消耗较少量子比特等计算资源的情况下，实现对称密码算法的量子电路的相关方法进行了总结。　　本文的主要创新点一是针对有限域GF(231-1)上的模加器、有限域GF(231-1)上的LFSR等组件进行了量子电路的优化设计，并给出了ZUC算法初始化和密钥生成过程对应的量子电路。二是在优先减少量子比特消耗，其次减少Toffoli门消耗的前提下，给出了Serpent算法加密过程对应的量子电路。此外，本文在设计量子电路时优先考虑减少量子比特的消耗。因此，我们可以给出一个关于量子比特的下界，当现有的量子计算机支持的逻辑量子比特数大于这个下界时，其可能会对目标密码算法产生实质性的威胁。

关键词：量子电路对称密码算法 Serpent 优化设计

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对称密码算法侧信道防护与可重构设计的研究及硬件实现

对称密码算法侧信道防护与可重构设计的研究及硬件实现

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作者：高倾健广东工业大学

学位级别：硕士

目前AES（AdvancedEncryptionStandard）和SM4密码算法广泛应用于无线网和物联网等资源受限的环境下，但AES和SM4算法通常是以单独IP核的形式集成在安全芯片中，两者同属分组密码体系的相似性结构没有得到有效重构。并且随着侧信道分析... 详细信息

目前AES（AdvancedEncryptionStandard）和SM4密码算法广泛应用于无线网和物联网等资源受限的环境下，但AES和SM4算法通常是以单独IP核的形式集成在安全芯片中，两者同属分组密码体系的相似性结构没有得到有效重构。并且随着侧信道分析技术的发展，密码算法的硬件实现面临严重挑战，密码电路的侧信道安全性受到日益重视。基于秘密共享和多方计算的门限实现（Thresholdimplementation，TI）方案由于其在安全性和资源消耗方面具有很好的平衡，成为了侧信道防护研究的热点。但在面积和随机数消耗上仍有很大的优化空间。因此研究一种轻量化高性能的抗差分功耗攻击的可重构AES/SM4门限掩码加密电路具有重要意义。　　本文主要工作是研究可重构AES/SM4门限掩码（以下简称TI-AS）加密电路的实现。首先根据AES和SM4的S盒的特点，将S盒的输入从有限域GF(28)映射到复合域GF(((22)2)2)下，并寻找合适的电路参数，确定能够同时满足AES和SM4求逆运算的电路结构和用于线性映射的同构映射矩阵，完成复合域可重构AES/SM4S盒的实现。该S盒用于TI-AS加密电路的密钥扩展电路中。　　接着在复合域可重构AES/SM4S盒的电路基础上进行TI-ASS盒的设计：采用2输入共享方案，将原来复合域可重构AES/SM4S盒根据复合域的线性/非线性运算划分为6阶段，每个阶段以流水线寄存器进行隔离。通过使用d+1门限技术、DOM（Domain-orientedmasking）掩码技术、分解GF(24)求逆运算以及复用满足均匀性性质的中间值来减少新随机数的使用。在TI-ASS盒每个阶段都进行了均匀性检验，保证TI-AS加密电路在运行的整个过程不会泄露任何功耗信息。　　然后基于TI-ASS盒采用串行流水线门限实现的方案设计了TI-AS的硬件架构，主要包括TI-AS轮迭代电路和TI-AS密钥扩展电路。首先重新改进了AES算法的列混淆和SM4算法的线性函数，使其更适应TI-AS的电路结构，AES和SM4算法加密/密钥扩展过程的其它步骤则融合到了状态/密钥寄存器矩阵中，状态/密钥寄存器矩阵通过周期性的流动逐字节完成加密/密钥扩展，利用流水线改进了TI-ASS盒需要多个时钟周期才能得到正确输出的缺点。TI-AS加密电路采用8bits数据通路，仅使用3个16字节寄存器矩阵（1个密钥寄存器矩阵和2个状态寄存器矩阵），同时寄存器矩阵为AES和SM4算法共用，大幅度减少了面积，流水线技术的使用抵消了数据通路位宽变小可能带来的吞吐率降低问题。　　最后通过TI-AS加密电路控制器的设计，完成AES和SM4加密电路的切换、轮迭代和密钥扩展流程的调度和状态跳转。　　在SMIC55nm工艺库条件下通过SynopsysDC（DesignCompiler）工具对TI-AS加密电路进行逻辑综合，50MHz条件下，TI-AS加密电路实现面积为7935GE（NAND-gateequivalence，GE），随机数仅使用了12bits，完成一次AES/SM4加密消耗276/312个时钟周期。TI-AS加密电路对比非重构实现方案，ATP性能指标（Area-TimeProduct）提升38.1%，对比TI-AES和TI-SM4电路，面积增幅为23.2%和15.2%;TI-AS加密电路与现有实现方案相比：面积减少约3.8%～74.7%，仅需要12bits随机掩码，但在时钟周期消耗上增加了3.6%～48.7%，ATP指标均小于现有方案，在面积和性能上有更好的权衡。对于抗侧信道攻击的评估，通过TVLA方法（TestVectorLeakageAssessment）开展了安全性分析实验，结果表明TI-AS加密电路能够抵御标准一阶差分功耗攻击（DifferentialPowerAnalysisAttack，DPA）。

关键词：对称密码算法侧信道防护可重构设计硬件架构

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对称密码算法的侧信道泄露检测分析

对称密码算法的侧信道泄露检测分析

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作者：贾安妮南京理工大学

学位级别：硕士

侧信道攻击（Side channel attack,SCA）技术通过分析密码设备在执行密码算法时产生的物理泄露来获取设备内部的密钥信息。侧信道攻击技术的提出与发展使得信息安全研究和实践面临着巨大的威胁。这意味着密码算法实际使用时，在依赖数... 详细信息

侧信道攻击（Side channel attack,SCA）技术通过分析密码设备在执行密码算法时产生的物理泄露来获取设备内部的密钥信息。侧信道攻击技术的提出与发展使得信息安全研究和实践面临着巨大的威胁。这意味着密码算法实际使用时，在依赖数学理论保障算法安全性的基础上，还需考虑嵌入算法的密码模块或密码设备所带来的物理安全性问题。侧信道攻击的基本思想是通过密码设备产生的物理泄露来恢复其密钥，本质上是因为泄露值依赖于当前执行的操作和所处理的数据。　　本文的研究主要集中在优化现有的侧信道攻击方法，从泄露检测、泄露对齐两方面提出新的方法以适应不同场景下的侧信道攻击技术。　　为了对侧信道攻击技术进行研究，本文首先介绍了能量消耗的产生以及对应的能量仿真方法，依据泄露存在的单点或多点统计特征进行侧信道攻击，使用的方法包括：简单能量攻击、差分能量攻击、相关系数攻击以及模板攻击，实验证明这些方法都能够有效恢复出密码设备的密钥。　　接着，由于设备本身的特性或人为设计的防护策略使得侧信道采集到的泄露信息发生时间偏移或具有强噪声干扰，直接对泄露信号进行侧信道攻击无法成功。为了简化侧信道攻击中复杂的泄露建模过程，本文提出将统计学中假设检验的思想引入到侧信道泄漏检测中，构建假设来判断泄露数据中的点是否与密钥信息相关，该检验方法用于区分侧信道数据中的泄漏点和非泄漏点。　　最后，针对实际应用场景中采集的侧信道泄露数据存在不对齐的问题，本文提出一种基于最长公共子串的泄露对齐算法，将动态规划的思想与侧信道攻击技术相结合，在信号处理阶段将数据映射为字符串序列，引入生物学中用于基因序列比对的史密斯-沃特曼算法和尼德曼-翁施算法，并在这种方法的基础上进行改进，提出的新方法不仅可以节约使用内存，更能在计算速度上有显著的提升，通过对比实验可以证明，该算法在泄露对齐方面表现优于当前提出的大部分算法。

关键词：对称密码算法侧信道分析攻击泄露对齐泄漏检测

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对称密码算法在SOC中的小面积实现

对称密码算法在SOC中的小面积实现

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作者：魏夏北京大学

学位级别：硕士

为了保证信息在传输中的完整性，机密性和正确性，加密技术广泛的应用于信息保护中，安全算法也已成为信息安全的基础。密码算法分为对称分组密码算法和公钥密码算法两种。对称分组密码算法的加解密速度非常快，适用于大批量数据加密的... 详细信息

为了保证信息在传输中的完整性，机密性和正确性，加密技术广泛的应用于信息保护中，安全算法也已成为信息安全的基础。密码算法分为对称分组密码算法和公钥密码算法两种。对称分组密码算法的加解密速度非常快，适用于大批量数据加密的场所。公钥密码算法在运行速度方面无法和对称分组密码媲美，但解决了对称分组密码的密钥分发和管理问题，同时对于数字签名问题也给出了完美的答案。在保证数据安全方面，对称分组密码和公钥密码算法都非常的重要。\n 对称分组密码算法的结构一般比较复杂，软件实现很难保证应用对速度的要求，以往的实现多采用专用硬件电路实现，但纯硬件实现又存在而积大，灵活性差的缺点。DES和AES加密算法是使用最为广泛的两种对称分组密码算法，人们已经提出了许多硬件实现的方案。SMS4算法是我国公开的第一个对称分组密码算法，有人提出了在FPGA上实现SMS4算法的方案。现在的芯片设计已经进入SOC阶段，利用软硬件协同设计的方法在SOC中有效实现安全算法有着非常重要的意义。\n 本文基于自主研发的32位智能CPU，采用软硬件协同设计方法，提出了DES/3DES，AES和SMS4加密算法在SOC中的小面积实现方案。方案在电路逻辑上，采用了双相时钟动态锁存器设计方法；在物理版图设计方面，采用了全定制手工版图设计方法。DES硬件部分，在0.25um的工艺上实现面积为0.18×0.56mm2，AES硬件部分实现为0.21×0.35mm2，同现有的第三方IP的soc实现方式相比较，面积很小，同时达到速度要求。在CPU主频为20M的情况下，DES和AES加密速度可以分别以速率10MBPS的速度进行加密，很适合智能卡和USBkey等安全芯片的应用中。

关键词：对称密码算法 SOC 密钥分发数据安全双相不交叠时钟加密

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对称密码算法的实现与验证

对称密码算法的实现与验证

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作者：庄敏广东工业大学

学位级别：硕士

密码技术在当下信息安全形势不断严峻的背景下,仍担任着非常关键的角色。目前,根据密钥的数量和使用方法的差异,密码算法主要被分成非对称密码算法和对称密码算法,前者在加解密过程中分别使用私钥和公钥,后者则使用同一种密钥。AES和SM... 详细信息

密码技术在当下信息安全形势不断严峻的背景下,仍担任着非常关键的角色。目前,根据密钥的数量和使用方法的差异,密码算法主要被分成非对称密码算法和对称密码算法,前者在加解密过程中分别使用私钥和公钥,后者则使用同一种密钥。AES和SM4算法是当下主流的对称密码算法,在信息传输方面有较高的安全性。传统的密码算法大都通过软件方法来实现,这种方法占用资源较多,运算效率低,安全性也不足。而硬件方法拥有更高的运算效率和安全性,在信息安全方面有着更高的参考价值。所以本文选择使用硬件方法来实现AES和SM4对称密码算法。在AES和SM4对称密码算法的硬件模块设计上,鉴于两个算法的相似性,本文首先基于两个算法的原理分别进行了实现结构的设计,在这里,创新性地采用了加解密流程与密钥扩展流程并行的实现结构。不同于以往密钥扩展操作和加解密操作分别独立进行,每一个扩展密钥都存储在寄存器中,需要时再调用的实现方法,新结构能够大量减少寄存器的数量。根据新的实现结构,本文还设计了所需的逆密钥扩展算法,尤其是AES对称密码算法,根据密钥长度的不同,密钥扩展算法也有所不同,所以本文分别对AES-128、AES-192、AES-256的逆密钥扩展算法进行了设计。接着本文对有限域上实现的AES和SM4对称算法的（逆）S盒进行了优化,将有限域上的（逆）S盒通过同构映射,使其在复合域上进行运算,并对复合域中实现的（逆）S盒进行了结构优化。在完成硬件模块的设计之后,搭建了一个通用的UVM验证平台,之后,根据待测的AES和SM4算法硬件模块,对通用验证平台进行针对性修改。利用针对性验证平台,本文对待测AES和SM4算法模块进行了功能测试,并借用验证平台的覆盖率,来确定验证进度,随着测试案例的不断增加,覆盖率逐渐趋近于100%。同时,利用仿真软件进行波形仿真验证,确保时序和功能的正确性。最后,本文在SMIC 55 nm的CMOS工艺,以及100MHz的时钟约束的基础上,对AES和SM4模块进行了综合。其中AES模块的综合面积为51999.36μm2,约为46.42k个等效门,执行一次AES-256的加解密操作需要30个时钟周期,吞吐率可达856.2Mb/s;SM4模块的综合面积为17732.4μm2,约为15.83k个等效门,执行一次加解密操作需要66个周期,吞吐率可达287.8Mb/s。与其它类似设计比较,本设计的面积、时钟、吞吐率能够达到平均及以上水平,符合本论文的设计要求。

关键词：信息安全对称密码算法 AES SM4 UVM

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基于NFSR的对称密码算法的安全性分析

基于NFSR的对称密码算法的安全性分析

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作者：杨静春中国科学院大学

学位级别：博士

随着网络安全事件的层出不穷，密码学作为信息安全的核心内容，越来越受到人们的重视。近年来，随着面向硬件实现的轻量级对称密码算法的需求性增加，许多专家学者开始致力于设计出能够快速实现并且安全性好的密码算法。使用非线性反馈... 详细信息

随着网络安全事件的层出不穷，密码学作为信息安全的核心内容，越来越受到人们的重视。近年来，随着面向硬件实现的轻量级对称密码算法的需求性增加，许多专家学者开始致力于设计出能够快速实现并且安全性好的密码算法。使用非线性反馈移位寄存器(NFSR)作为基本框架构造出的对称密码算法具有存储小，加解密速度快，安全性高的特点，受到了密码学界的广泛关注，其中比较著名的包括欧洲ECRYPT计划中的Trivium和Grain算法，CAESAR竞赛胜选算法中的ACORN算法，以及分组密码算法KATAN和杂凑函数算法QUARK。本文主要针对条件差分攻击、立方攻击等分析方法在基于NFSR的对称密码算法中的应用展开研究。我们对这些问题的研究成果具体如下:　　1.对于条件差分攻击，我们首先提出了一个叫做类符号计算的通用技术，来模拟一个迭代密码系统的差分传播。基于这个方法，我们可以在线性时间复杂度内获得一系列好的输入差分。其次，我们对于条件差分分析的施加条件阶段进行研究，提出了一个施加条件的规则，这个规则使我们有可能获得比原有结果更好的差分特征。通过利用类符号计算与这一新的条件施加规则，我们对杂凑函数族算法QUARK的四个版本分别得到了155/166/259/452轮区分器，从而均取得了当前最好的区分攻击结果。　　2.对于立方攻击，我们提出了一个新的搜索立方检测器的方法。这个方法结合了贪婪算法和数值映射技术，使攻击者可以在一个更大的搜索空间中高效地寻找立方检测器。利用这个方法，我们能以238/246/254时间复杂度得到认证加密算法ACORN的690/706/715轮区分器。和原有最好的实际区分攻击相比，我们的轮数提高了14/30/39轮。　　3.对于基于可分性的立方攻击，我们给出了一个新的立方搜索方法，并且搜索出的立方可以用于区分攻击和密钥恢复。我们的搜索方法使用了立方检测器的嵌入性质来缩小搜索范围，同时结合使用了传统的可分性和修改的三子集可分性来减少测试立方所需的时间。我们把我们的搜索算法应用在ACORN算法上，能够对775轮ACORN变体进行区分攻击和密钥恢复，从而得到了当前对ACORN算法最好的分析结果。

关键词：非线性反馈移位寄存器对称密码算法条件差分攻击立方攻击

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一类对称密码算法的分析、设计与实现

一类对称密码算法的分析、设计与实现

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作者：包珍珍中国科学院大学

学位级别：博士

本文内容包含一种衡量对称密码算法抗差分分析和抗线性分析安全强度的方法和自动化工具，对一个轻量级分组密码算法抗差分、抗线性、抗统计饱和攻击的安全性评估，对称密码算法中重要非线性部件S盒的新的分类、新的设计准则、比特切片... 详细信息

本文内容包含一种衡量对称密码算法抗差分分析和抗线性分析安全强度的方法和自动化工具，对一个轻量级分组密码算法抗差分、抗线性、抗统计饱和攻击的安全性评估，对称密码算法中重要非线性部件S盒的新的分类、新的设计准则、比特切片实现方法，以及使用比特切片技术实现对称密码的方法和若干实例。\n 本文内容的研究动机是:\n 1.对称密码算法分析中，差分和线性分析是最有影响力的两种攻击方法，许多高级密码分析也是差分和线性分析的变体，几乎所有的现代对称密码算法的设计都需要充分的考量对这两种攻击的抵抗能力。而对差分和线性传播性质的精确衡量是一项具有挑战性的分析工作，但却是评估密码算法抵抗这两种攻击安全强度的必要条件。\n 2.轻量级的分组密码算法为工业和产业界安全相关问题提供了很好的解决方案。随着新的轻量级密码算法的提出，对其系统和深入的安全性分析是将其投入应用、使其充分发挥作用实现价值的前提。\n 3.对称密码算法的设计方面，S盒作为重要的一类非线性部件对整个密码算法的安全性和实现性能有着重要影响。因而，在密码算法设计中，结合整体结构及其它操作部件而制定合理恰当的S盒设计准则，是设计出安全性与实现性能达到平衡的密码算法的关键。\n 4.在密码算法的实现方面，轻量化的密码元件通过比特切片的执行方式可以达到很好的效率并降低成本，同时具有抗时间-缓存攻击的优势，因而研究如何基于比特切片技术实现密码算法将很有现实意义。\n 因此，本文的具体研究目标是:\n 1.设计出精确地衡量对称密码算法的差分传播和线性传播性质的方法和工具。\n 2.对密码算法抗若干类型的已知攻击的安全强度进行系统深入的评估。\n 3.结合密码算法整体结构和特定类型的线性部件，制定合理恰当的S盒设计准则。\n 4.寻求最优的对称密码算法的实现，寻找各密码元件比特切片执行方式的最优指令序列，使目标密码算法在中高端处理器、低端微控制器等上的执行性能都能达到极致。\n 本文的主要贡献包括:\n 1.优化了最优差分迹和最优线性迹的搜索算法，给出了衡量对称密码算法的差分传播和线性传播性质的自动化工具，此工具适用于基于S盒设计的迭代型对称密码算法，可以用来提供经典差分分析、经典线性分析、多差分分析、多维线性分析所需的最优差分迹和最优线性迹、差分迹的聚集簇和线性迹的聚集簇（线性闭包）、多差分系统和多维线性系统。现有的应用实例包括分组密码算法NOEKEON、轻量级散列函数SPONGENT、轻量级密码算法RECTANGLE、以及类PRESENT和类RECTANGLE的基于比特置换的密码算法等。\n 2.较系统深入地评估了轻量级分组密码算法RECTANGLE抗差分分析、抗线性分析、抗统计饱和攻击的安全强度。给出对其最优差分迹和最优线性迹以及迹的聚集簇的研究结果、给出利用其线性层的若干性质进行的统计饱和攻击实验结果。\n 3.针对对称密码算法中重要非线性部件S盒，研究其对基于比特置换线性层的密码方案抗差分和抗线性分析的安全性的影响。将所有差分和线性最优的4×4-比特S盒进行了新的分类。提出新的3个铂金类4×4-比特S盒，并给出了3个铂金类S盒对密码设计草案安全性的影响和它们硬件实现性能的评估。为基于比特置换线性层的对称密码算法设计中S盒的选取提供了重要参考。\n 4.研究了对称密码算法的基本元件S盒的比特切片实现最优指令序列的生成方法。对于给定的4×4-比特S盒，针对软硬件不同平台和不同优化目标，得到了较好的比特切片实现指令序列。\n 5.基于比特切片技术，结合特定平台的指令类型，完成和优化密码算法各元件的比特切片实现。对RECTANGLE密码算法完成高端平台上的基本和优化实现、低端8-位微处理器平台上的汇编优化实现和针对典型应用情境的优化实现。使用比特切片方式，对轻量级分组密码算法PRINCE和LED针对8-位微控制器和典型应用情境进行汇编优化实现，通过状态重组、各元件比特切片方式的细粒度并行实现来最小化执行时间和存储需求，得到性能提升。

关键词：对称密码算法差分传播线性传播安全评估比特切片

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支持对称和非对称密码算法的可重构密码处理器及其抗功耗攻击设计

支持对称和非对称密码算法的可重构密码处理器及其抗功耗攻击设计

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作者：朱佳梁东南大学

学位级别：硕士

随着数字信息技术的飞速发展和广泛应用，信息安全技术的重要性日益凸显。密码芯片作为信息安全技术的核心部分，也成为了重要的研究课题。当今社会对密码芯片的灵活性，安全性提出了新的要求。可重构密码处理器兼具通用处理器的灵活性... 详细信息

随着数字信息技术的飞速发展和广泛应用，信息安全技术的重要性日益凸显。密码芯片作为信息安全技术的核心部分，也成为了重要的研究课题。当今社会对密码芯片的灵活性，安全性提出了新的要求。可重构密码处理器兼具通用处理器的灵活性和专用集成电路的高效性，并具有一定的抗功耗攻击能力，有很高的科研和实用价值。\n 本文以可重构技术为基础设计同时支持对称非对称密码算法的密码处理器，并探索利用可重构阵列的特点有效增强密码处理器抗功耗攻击能力的关键技术。本文通过提取对称和非对称算法的运算共性，设计可重构运算单元，有效覆盖95％的算法基本运算;搭建以可重构阵列为核心的处理器整体架构;设计了一套可重构阵列互连方案，能在有效解决时序环问题的同时保证可重构阵列的数据处理能力;然后介绍可重构阵列配置方法，映射实现各种对称密码算法;接着通过幂运算加速算法和Montgomery算法，将非对称算法RSA中的模幂运算化简为便于可重构硬件实现的迭代加法和移位运算，并配置可重构阵列，实现RSA算法功能;最后通过对可重构阵列的有效配置调度，实施基于隐藏策略的抗功耗攻击方案，在时间维度和振幅维度两个层面切断芯片功耗和加密数据之间的相关性。\n 本文对可重构密码处理器进行了综合和仿真验证，映射实现主流对称和非对称密码算法，并采用VCS、Prime Time-PX和MATLAB等软件完成了网表级的抗功耗攻击验证。本文设计的可重构密码处理器采用SMIC公司的0.18μm工艺，最高工作频率为100MHz，面积为2.93mm2，支持对称密码算法(DES、AES、IDEA、RC6、MD5、SHA1)和非对称密码算法(RSA)。实验结果表明，可重构密码处理器的综合性能达到各类单一算法密码处理器2倍以上，抗攻耗攻击能力较普通密码处理器提高20倍以上。

关键词：可重构阵列密码处理器对称密码算法抗功耗攻击架构设计

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对称密码算法FPGA接口电路设计

对称密码算法FPGA接口电路设计

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第五届全国高校嵌入式系统教学研讨会

作者：李雪梅路而红北京电子科技学院

设计用于FPGA内部算法模块与FPGA外围电路之间传输加密数据的FPGA接口电路,是对称密码算法硬件实现过程中的一个重要内容,影响密码算法硬件实现的方式与效率,与数据传输速度和吞吐量有很大关系。根据加密系统的特点。提出FPGA接口电路... 详细信息

设计用于FPGA内部算法模块与FPGA外围电路之间传输加密数据的FPGA接口电路,是对称密码算法硬件实现过程中的一个重要内容,影响密码算法硬件实现的方式与效率,与数据传输速度和吞吐量有很大关系。根据加密系统的特点。提出FPGA接口电路的几种设计方法,给出FPGA设计方案与Verilog HDL代码描述。

关键词：对称密码算法接口电路加密系统数据传输

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