检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高性能公钥密码协处理器的设计与实现

高性能公钥密码协处理器的设计与实现

作者：童元满国防科学技术大学

学位级别：硕士

在信息安全领域中,公钥密码技术有着广泛的应用,公钥密码技术为目前解决身份鉴别与密钥交换的主要技术手段。当前广泛应用的公钥密码算法主要有三种:基于大整数因子分解难题的RSA算法、基于离散对数难解性的DH算法,DSA算法和ElGamal算法... 详细信息

在信息安全领域中,公钥密码技术有着广泛的应用,公钥密码技术为目前解决身份鉴别与密钥交换的主要技术手段。当前广泛应用的公钥密码算法主要有三种:基于大整数因子分解难题的RSA算法、基于离散对数难解性的DH算法,DSA算法和ElGamal算法,以及基于椭圆曲线离散对数难解性的ECC算法。这些公钥密码算法的关键操作为大整数模幂乘操作与椭圆曲线标量乘法操作,均属于计算密集型运算。出于运算性能与安全性方面的考虑,一般采用协处理器的方式实现公钥密码算法。根据不同应用对于公钥密码算法运算性能以及硬件复杂度和功耗的不同要求,可将公钥密码技术在信息安全领域中的应用分为两类:一是以PKI安全体制中认证中心CA与可信计算平台TCPA中TPM为代表的高端应用;二是针对嵌入式系统的低端应用。针对不同应用的特点,当前公钥密码协处理器的设计与实现研究工作主要包括三个方面内容:针对高端应用的高速专用芯片设计、针对嵌入式应用的低端设计以及具有一定通用性与可扩展性的设计。本文在深入研究公钥密码算法的运算特点及其实现的基础上,针对高端应用,设计并实现了一种具有较高性能与性价比的大数模幂乘协处理器;针对各种公钥密码算法的不同特点以及不同应用的需要,设计并实现了一种支持上述三类公钥密码算法的可扩展公钥密码协处理器,它可以根据运算性能与硬件复杂度的设计折衷要求对协处理器结构进行灵活扩展。在本文的研究过程中,主要取得了以下一些研究成果: 1.在大数模幂乘协处理器中,核心部分为一大数模乘单元。本文在高基数进位保留Montgomery模乘算法的基础上,给出了一种高效的大数模乘实现结构,其核心为一大数乘累加单元,且可同时执行两个并行且规模相同的模乘操作,直接支持中国剩余定理。 2.在公钥密码运算中,存在较多的取模操作。本文提出了一种基于SD数据表示的大数除法算法,可以有效支持公钥密码运算中必须的取模操作,使得取模操作不会成为公钥密码运算性能的瓶颈。 3.基于硬件复杂度与功耗以及安全性方面的考虑,本文对可扩展公钥密码协处理器的实现进行了合理的软硬件划分。协处理器直接支持模乘、模加减操作以及Montgomery预处理操作,其它更高层次的操作如模幂操作与标量乘法操作则通过软硬件协同流水方式实现。 4.模N剩余类环Z、素数域GF(P)以及有限域GF(2)上的模乘与模加减操作的实现具有高度的相似性,本文在可扩展公钥密码协处理器的设计中采用了统一的硬件结构实现不同域(环)上的模乘与模加减操作。 5.在椭圆曲线标量乘法操作的实现中,模加减操作占有较大的比例。本文针对椭圆曲线密码运算的特点,对模加减操作做了专门优化,避免了不必要的比较与约简操作,可以有效提高椭圆曲线标量乘法操作的运算性能。

关键词：公钥密码协处理器大数模幂乘椭圆曲线标量乘法 SD大数除法可扩展结构

识别密码算法具体实现中潜在功耗攻击的理论分析方法

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第3期20卷 395-402页

作者：童元满王志英戴葵陆洪毅国防科学技术大学计算机学院长沙410073

为验证密码算法具体实现技术抗功耗攻击的有效性,提出一种可发现在密码算法具体实现中可能存在的功耗攻击的分析方法,主要包括识别潜在攻击的基本理论、描述密码算法具体实现的增强数据相关图、根据基本理论和增强数据相关图以识别不同... 详细信息

为验证密码算法具体实现技术抗功耗攻击的有效性,提出一种可发现在密码算法具体实现中可能存在的功耗攻击的分析方法,主要包括识别潜在攻击的基本理论、描述密码算法具体实现的增强数据相关图、根据基本理论和增强数据相关图以识别不同强度功耗攻击的算法,并给出针对一种典型的AES算法防护技术的分析结果.结合文中的结果以及密码算法部件抗功耗攻击能力的量化分析,可以建立相应的抗功耗攻击的设计流程.

关键词：密码算法功耗攻击增强数据相关图识别算法设计流程

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

智能卡中抗高阶功耗攻击AES算法实现技术

计算机工程与科学 2009年第12期31卷 16-19页

作者：窦强童元满窦文华国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

在提取AES算法中各种变换的公共操作的基础上,定义相应的基于随机掩码的原子操作,并以硬件方式实现。将AES算法中各种变换转换为随机掩码原子操作的序列,密码算法运算过程中使用不同的随机量对所有中间结果进行掩码。在此基础上,以软硬... 详细信息

在提取AES算法中各种变换的公共操作的基础上,定义相应的基于随机掩码的原子操作,并以硬件方式实现。将AES算法中各种变换转换为随机掩码原子操作的序列,密码算法运算过程中使用不同的随机量对所有中间结果进行掩码。在此基础上,以软硬件结合的方式实现AES算法,掩码的原子操作以硬件方式实现,而运算流程控制以软件方式实现;并且结合运算流程随机化技术进一步提高实现的安全性。安全分析表明,这种实现技术可以抗一阶功耗攻击和高阶功耗攻击。实验结果表明,所提出的AES算法实现方法的硬件实现开销较小,并且具有高安全性,适合于智能卡实现。

关键词： AES DPA HODPA 随机掩码原子操作

不同设计层次下密码运算部件抗功耗攻击能力量化评估技术

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机研究与发展 2009年第6期46卷 940-947页

作者：童元满王志英戴葵陆洪毅国防科学技术大学计算机学院长沙410073

为设计有效抗功耗攻击且具有高性价比的安全芯片,需要在其设计实现过程中量化分析密码运算部件抗功耗攻击的防护能力,其关键在于评估防护能力以及模拟密码运算部件的瞬态功耗.以成功实施功耗攻击所需的样本数来量化密码运算部件抗功耗... 详细信息

为设计有效抗功耗攻击且具有高性价比的安全芯片,需要在其设计实现过程中量化分析密码运算部件抗功耗攻击的防护能力,其关键在于评估防护能力以及模拟密码运算部件的瞬态功耗.以成功实施功耗攻击所需的样本数来量化密码运算部件抗功耗攻击能力,提出了成功实施功耗攻击所需样本数的估算方法;在RTL(register transfer level)级、综合后以及布局布线后等不同设计层次进行瞬态功耗模拟的技术;以及以空间换时间和多线程并行模拟技术,以提高瞬态功耗的模拟速度,也可以用于大规模电路的瞬态功耗模拟.

关键词：功耗攻击防护能力量化分析瞬态功耗模拟多线程

一种抗DPA及HO-DPA攻击的AES算法实现技术

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机研究与发展 2009年第3期46卷 377-383页

作者：童元满王志英戴葵陆洪毅国防科学技术大学计算机学院长沙410073

对Akkar提出的基于随机掩码的AES(Advanced Encryption Standard)算法实现技术进行了安全性分析,指出了可行的DPA(differential power analysis)及HO-DPA(high order DPA)攻击.在此基础上,提出了AES算法的一种改进实现技术,其核心是用不同的随机量对密码运算过程中的中间结果进行掩码,以消除AES算法实现中可被功耗攻击的漏洞.在各随机量相互独立且服从均匀分布的前提下,进一步证明了改进的实现技术能够有效抗DPA及HO-DPA攻击;给出了改进实现中所需的大量随机量的产生技术.与其他典型防护技术相比,改进的AES算法实现以一定的芯片面积开销获得了高安全性.

关键词：差分功耗攻击高阶功耗攻击高级加密标准防护技术随机掩码

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于细粒度任务调度的防功耗分析模幂方法

计算机工程 2006年第24期32卷 15-16,33页

作者：童元满戴葵陆洪毅王志英国防科学技术大学计算机学院长沙410073

提出了一种基于细粒度任务调度的防功耗分析(包括简单和差分功耗分析)模幂实现方法。将比完整模乘操作粒度更小的操作作为原子操作(最小可调度单位),将模幂运算转换成完全随机的原子操作序列,任务调度与原子操作的执行是并行的。该方法... 详细信息

提出了一种基于细粒度任务调度的防功耗分析(包括简单和差分功耗分析)模幂实现方法。将比完整模乘操作粒度更小的操作作为原子操作(最小可调度单位),将模幂运算转换成完全随机的原子操作序列,任务调度与原子操作的执行是并行的。该方法以细粒度操作为调度单位,实现简单、灵活性强,有利于提高运算性能。

关键词：简单和差分功耗分析 SPA DPA 模幂防护技术细粒度任务调度模乘操作

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于混沌噪声的抗功耗攻击技术

华中科技大学学报（自然科学版） 2008年第8期36卷 59-61页

作者：王志英童元满戴葵陆洪毅国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

讨论了利用细胞神经网络产生混沌的基本原理,给出基于混沌噪声的防护技术的实施方法及实现结构,并分析了其安全性.实验结果表明,混沌噪声技术具有良好的抗功耗攻击能力,且具有可行性和普遍适用性;不仅易于集成和控制,而且可以保护多个... 详细信息

讨论了利用细胞神经网络产生混沌的基本原理,给出基于混沌噪声的防护技术的实施方法及实现结构,并分析了其安全性.实验结果表明,混沌噪声技术具有良好的抗功耗攻击能力,且具有可行性和普遍适用性;不仅易于集成和控制,而且可以保护多个不同密码算法模块免受功耗攻击.为防止攻击者采用诸如滤波和模式识别等信号处理技术消除功耗样本中的噪声提供了有效技术手段.

关键词：信息安全密码算法功耗攻击混沌细胞神经网络

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

一种高性能大数模幂协处理器SEA

计算机研究与发展 2005年第6期42卷 924-929页

作者：赵学秘陆洪毅戴葵童元满王志英国防科学技术大学计算机学院长沙410073

大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列... 详细信息

大数模幂是许多公钥算法中的主要操作和计算瓶颈.SEA是一种针对大数模幂的高性能协处理器,其主要采用如下3种加速方法:①采用二进制并行模幂算法(PBME)和以基数长度为处理字长的高基数Montgomery算法(RBHRMMM);②将算法映射到脉动阵列处理结构,并交替计算平方和乘以掩盖RBHRMMM算法中的相关,同时应用定向技术消除PBME算法中的相关;③基于“先拆分乘法、后将累加压缩”的思想优化关键路径.SEA完成1024b完整大数模幂仅需72738个时钟周期,采用基于标准单元的正向设计流程实现,其面积为4.2×4.2mm2,等效门数为739933.目前,SEA已经在0.18μm1P6MCMOS工艺上流片成功,主频133MHz,峰值功耗为962.26mW,使用SEA后,完成一次1024bRSA签名仅需316.9μs.

关键词：模幂协处理器高基数Montgomery算法脉动阵列重定向乘法器

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

一种面向安全SOC的可信体系结构

华中科技大学学报（自然科学版） 2008年第11期36卷 44-47页

作者：童元满陆洪毅王志英戴葵国防科学技术大学计算机学院湖南长沙410073

提出了面向安全SOC的可信体系结构,以解决其面临的诸多安全问题,可信体系结构的核心是安全域划分和安全审核硬件单元.安全域包括可信基、安全OS、可信应用以及非可信应用,各不同安全域具有静态和动态隔离性;安全SOC中的安全规则最终由... 详细信息

提出了面向安全SOC的可信体系结构,以解决其面临的诸多安全问题,可信体系结构的核心是安全域划分和安全审核硬件单元.安全域包括可信基、安全OS、可信应用以及非可信应用,各不同安全域具有静态和动态隔离性;安全SOC中的安全规则最终由安全审核单元在硬件层面来保障.在可信体系结构基础上,讨论了怎样进行安全扩展以获得更全面的安全性,即抗旁路攻击、物理攻击、防止芯片被复制伪造以及因被盗而造成安全危害.

关键词：信息安全可信计算体系结构单片系统安全域安全审核