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时间:2019-05-18
《基于RSA_ECC算法的可配置加解密协处理器》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、碩士学位论文I肇基于RSA/ECC算法的可配置加解密协处理器作者姓名何泽学校导师姓名、职称蔡觉平教授企业导师姓名、职称陈小文助理研究员申请学位类别工程硕士I学校代码10701学号1511122794分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于RSA/ECC算法的可配置加解密协处理器作者姓名:何泽领域:软件工程学位类别:工程硕士学校导师姓名、职称:蔡觉平教授企业导师姓名、职称:陈小文助理研究员学院:微电子学院提交日期:2018年4月ConfigurableEncryptionandDecryptionProcess
2、orBasedonRSA/ECCAlgorithmAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByZeHeSupervisor:JuepingCaiTitle:ProfessorSupervisor:XiaowenChenTitle:AssistantResearchApril2018摘要摘要RSA与ECC加解密算法是非对称加解密技术中基石,也是非对称体制中最为安全与成熟的代
3、表性算法。RSA与ECC不仅在加解密方面有非常高安全性,还能提供数字签名与身份认证等功能。在当下这个对安全性的要求越来越高的时代,密钥位宽因此也变得越来越大,对复杂运算的需求也更加庞大,传统的软件实现已经无法满足高速度与高安全性的要求。因此,硬件化实现非对称的核心算法RSA与ECC具有重要的意义。基于非对称加解密体制,设计了一款可配置的RSA/ECC加解密协处理器。在协议层以上由软件实现,对核心运算采用ASIC实现。首先深入分析了RSA与ECC的各种实现算法,经过比较选择了适合硬件实现的算法。对RSA,模乘层采用经过优化后的Montgomery(蒙哥马
4、利)算法来实现,模幂层采用二进制展开算法实现。对ECC,椭圆曲线使用NIST推荐的基于二进制域GF(2n)位宽为233的Koblitz曲线,椭圆曲线层采用基于投影坐标系的Montgomery算法实现,有限域层的基础运算分别采用针对硬件优化的算法实现,模逆运算采用基于小费马定理优化后的算法,通过调用有限域上的基础运算来实现模逆。在实现过程中,对硬件资源进行优化,使其在性能方面明显的提高。且对功耗、时序与故障攻击都经过仔细的考虑,有很好的抗旁路攻击特性。在实现过程中,本文首先基于原始算法做了总体框架的设计,然后对硬件实现具体结构进行了优化,再分层分模块完成
5、了RTL级代码的设计。其次,本文设计的配置工具针对面积与速度之间不同的需求,可对位宽,算法以及并行度等方面进行配置。基于可重构/配置计算(ReconfigurableComputing,RC)思想,将设计分为静态可配置与动态可配置两部分。对于静态可配置而言,本文实现了两种方式:1.可通过配置工具进行人机交互,产生相应配置的RTL级代码与仿真环境;2.可对使用Perl实现的脚本进行配置,从而可直接调用相应的模块。对于动态配置而言,大位宽可以向下兼容小位宽,从而减少对资源的浪费。因此,整个设计具有高灵活度的特点。本设计旨在尽量满足各种数据加解密与数字签名中
6、不同应用的不同要求,进而可以直接生成经过验证的Verilog代码,从而大大缩短设计时间,提高产品竞争力。本文对各种不同配置的RSA核与ECC核分别进行了RTL级的设计与验证,列举了各种配置以及并行度的仿真图,并且分析了各个配置下仿真结果的原因。并基于TSMC28nm的工艺使用DC工具进行了综合,分析不同配置的综合结果。如ECC在全并行的输入下主时钟频率可达到2.38GHz,每秒可实现4×106次标量乘。当使用配置工具将RSA算法设置为1024位R-L扫描基2Montgomery全串行时,门资源为21kI西安电子科技大学硕士学位论文门,主时钟频率为2.5
7、GHz,每次可达到加解密36000次,一次标量乘仅需27μs,达到最初设计目标。关键词:密码学,蒙哥马利算法,椭圆曲线加密体制,可配置,非对称IIABSTRACTABSTRACTThealgorithmsofRSAandECCarethecornerstoneofasymmetricencryptiontechnology,theyaresaferepresentativealgorithmsinasymmetricsystem.Theynotonlyhavehighsecurityfeature,butalsoprovidefunctionssuch
8、asdigitalsignatureandidentityauthentication.Now
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