RSA公开密钥加密技术毕业论文.doc

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1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)RSA公开密钥加密技术毕业论文目　　录摘　　要IAbstractII引　　言11绪论21.1模幂乘运算硬件IP研究进展及本文的主要工作21.1.1模幂乘运算研究现状与存在的问题21.1.2本文的主要工作31.2相关技术的发展32模幂乘硬核IP实现原理分析52.1RSA算法基础52.2Montgomery算法分析112.3Montgomery算法在模幂乘IP设计中的应用112.4模乘算法功能实现122.5模幂乘算法功能实现153模幂乘IP结构分析173.1模幂乘主控模块实现173.2模乘模块实现183.2.1模乘的顶

2、层模块183.2.2模乘运算模块203.2.3模乘控制模块233.2.4模乘存储模块244前仿测试及FPGA测试的实验过程详述274.1前仿测试274.1.1测试说明274.1.2预期结果与实际结果对比274.1.3小结30-95-北京科技大学本科生毕业设计(论文)4.2FPGA测试304.2.1FPGA测试环境简介304.2.2FPGA环境搭建过程315.1.1测试准备及结果记录335.1.2小结36结　　论38参考文献39致　　谢42附录高速模幂乘实现编码VHD描述43-95-北京科技大学本科生毕业设计(论文)1绪论1.1模幂乘运算硬件IP研究

3、进展及本文的主要工作RSA算法是由Rivest、Shamir与Adleman三人于1978年合作开发的，并以他们的名字命名的公开密钥算法。其加密密钥是公开的，而解密密钥是保密的。它是基于一个非常简单的数论思想：“将两个素数乘起来是很容易的，但是分解该乘积是非常困难的”。因而，研究如何用硬件快速实现模幂乘运算有着重要的现实意义。密码技术是使信息系统达到安全的核心手段，用硬件来实现密码算法在性能和物理安全方面具有一定优势。无论是加密还是解密，发送方和接收方需要完成的运算是 me mod n，即大数模幂乘运算。很多加密算法都用到模幂乘运算，如Diffie

4、-Hellman密钥交换算法，ElGamal数字签名及DSA数字签名等等。为此，开发高速的模幂乘运算硬件IP核是必要的。1.1.1模幂乘运算研究现状与存在的问题在现在以及将来，信息安全将在计算机和通信系统中起着重要作用。信息安全涉及法律、管理和技术等方面，在此仅讨论技术问题。从技术的角度讲，密码技术是使信息系统达到安全的核心手段。信息数据加密既可用硬件来实现，也可以通过软件来完成。虽然软件加密已经变得比较流行，但是硬件加密仍是商业和军事用途的主要选择。采用硬件的好处之一是速度，许多加密算法采用软件实现是无效率可言的，如DES、SHA1等，需要用专门

5、的硬件来加以实现。之二是安全性，对运行在没有物理保护的一般的计算机上的某个加密算法，敌对方可以用各种跟踪工具修改算法而不让其他人知道。硬件加密设备可以安全地封装起来，可以避免对关键信息的任何非法访问。现实社会并没有处在理想社会，国家间仍然存在着政治、军事和经济斗争；企业间仍然存在着技术和商业利益竞争；人与人之间存在着个人隐私。如果通过网络以明文方式传送不希望第三方（敌对方）知道的敏感信息，无论是通过无线还是有线传输，所传送的敏感信息很容易被第三方窃听。若把在公共信道上传送的信息以密文的方式传输，使窃听者难以获得有用信息，则可达到安全通信的目的。对于

6、保护由地面通信线路、通信卫星和微波设备组成的通信网络中所传的信息，密码技术是唯一已知的实用方法。-95-北京科技大学本科生毕业设计(论文)另一方面，信息技术包括保密技术的发展也使得在极大规模上的信息交流可以秘密进行。这些交流包括正常的有利于社会的活动，也有罪恶的计划。它们可以在更大规模上秘密地策划、组织、实施。而在过去，只要计划的规模一大，通讯的规模也自然会大，因而就很难保住秘密。密码术有很长的历史。古代人在没有高速运算设备的条件下想尽了各种方法，也包含了许多巧妙的构思。早在公元前1900年，一个古埃及书写员就在一个铭文中使用了非标准的象形文字，这

7、是人类最早的有记录的密码术。其后，古代人使用的密码术有如把字母表的顺序颠倒过来、进行字母替代，或者用错后一定数目的位置的字母替代前面的字母。其中有些密码术的构思也是十分巧妙的。1.1.1本文的主要工作在开发高速模幂乘芯片的历史长河中。人们都在应用各种算法和技术去实现。本文的主要工作是研究及验证Montgomery算法原理，通过改进过后的免减Montgomery算法，开发设计出256位、1024位、2048位规格的模幂乘运算电路，并利用仿真工作Modelsim、quartusII进行仿真验证。在电路设计过程中，详细描述电路结构及其电路中各个模块结构之

8、间的关系。每个模块的端口信号，以及每个模块内部主要逻辑和运算器件。在仿真过程中，详细例出各种规格数据的运行结果。包括前仿真