检索结果-南通市图书馆

作者：武文彪中北大学

学位级别：硕士

近年来信息安全逐渐上升到国家安全的高度,国家有关机关和监管机构站在国家安全的角度提出了推动国密算法应用实施、加强行业安全可控的要求。摆脱对国外技术和产品的过度依赖,建设行业网络安全环境,增强我国行业信息系统的安全可控能... 详细信息

近年来信息安全逐渐上升到国家安全的高度,国家有关机关和监管机构站在国家安全的角度提出了推动国密算法应用实施、加强行业安全可控的要求。摆脱对国外技术和产品的过度依赖,建设行业网络安全环境,增强我国行业信息系统的安全可控能力显得尤为迫切和必要。SM2国密算法作为我国国密体系中的关键组成部分因其诞生较晚、计算效率不高而发展缓慢,尤其是硬件实现方面的研究更加不足。因此本文基于FPGA平台研究二元扩域下SM2公钥加密算法的快速实现。本文对SM2密码算法中用到的二元扩域下的底层运算模块进行了系统的分析,针对椭圆曲线标量乘法、模乘、模约简、模平方和模逆运算进行设计优化。其中标量乘法采用二进制展开法并将椭圆曲线点映射在仿射坐标系下实现,这样既减小了运算复杂度又增加了硬件资源复用率;对于模乘运算本文优化了传统Karatsuba算法,将传统算法需要进行的模约简次数从3降到1,提高了模乘算法的运算效率;对于模约简运算提出了一种基于目标固定多项式模约简算法的构造方法,这种方法适用于任意的三项式和五项式,对所有固定多项式约简均有借鉴意义;对于模平方运算设计了一种使用资源小且可以在一周期内完成任意多项式平方运算的运算器;对于模逆运算本文对整数域扩展欧几里得算法做出调整及优化,使其能够快速完成二元扩域的运算。基于上述研究,利用Verilog HDL完成了SM2公钥加密算法硬件设计,借助Vivado完成功能仿真。搭建基于UVM的验证平台对设计完成了系统级、模块级的功能验证。最后在FPGA可信板卡上完成测试,测试结果显示本文设计的SM2公钥加密电路可以正确实现SM2的加密运算和解密运算,且在200MHZ的频率下每秒可以完成300次加解密运算。

关键词：二元扩域 SM2公钥加密标量乘法 Karatsuba乘法

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密码芯片中二元扩域Eta双线性对安全算法

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计算机应用 2013年第1期33卷 163-167页

作者：柴佳晶顾海华包斯刚上海华虹集成电路有限责任公司设计部上海201203 上海交通大学计算科学与工程系上海200240

为了在密码芯片中安全快速地实现二元扩域Eta双线性对,提出了基于平方方法的抗功耗攻击实现算法。分别研究了基于平方方法的密钥盲化和明文盲化方案,给出了具体的基于平方方法的抗功耗攻击算法的实现细节。在典型有限域下,基于平方方法... 详细信息

为了在密码芯片中安全快速地实现二元扩域Eta双线性对,提出了基于平方方法的抗功耗攻击实现算法。分别研究了基于平方方法的密钥盲化和明文盲化方案,给出了具体的基于平方方法的抗功耗攻击算法的实现细节。在典型有限域下,基于平方方法的抗功耗攻击算法的实现效率比基于平方根方法提升10%以上,并且不需要存储任何预计算变量。另外,讨论了将目前用于三元扩域的Loop Unrolling方法的思想应用到所提算法后,进一步将运算效率提升了约3%。效率的提升和存储量的优化使得算法更适用于安全密码芯片。

关键词： Eta双线性对二元扩域抗功耗攻击密码芯片效率

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基于多项式基底的字串行乘法器设计与实现

基于多项式基底的字串行乘法器设计与实现

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作者：董淑霞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着网络科技的发展,1024位的RSA算法被破解,椭圆曲线加密算法逐渐取代RSA算法成为主流的加密技术。椭圆曲线加密算法常实现于素数域和二元扩域,而二元扩域中的运算无需考虑进位链且适合硬件实现,因此得到广泛研究与应用。在二元扩域下... 详细信息

随着网络科技的发展,1024位的RSA算法被破解,椭圆曲线加密算法逐渐取代RSA算法成为主流的加密技术。椭圆曲线加密算法常实现于素数域和二元扩域,而二元扩域中的运算无需考虑进位链且适合硬件实现,因此得到广泛研究与应用。在二元扩域下椭圆曲线加解密算法中最为耗时的操作为多倍点运算,而多倍点运算需要频繁调用加法和乘法。其中加法运算可以使用异或操作来解决,因此设计一个高效率低面积复杂度的乘法器是至关重要的。决定乘法器运算效率的因素主要有两个,一个为表示域元素的基底,另一个为乘法器的结构。在二元扩域下,域元素的表示方式中最为常用的两个基底为多项式基底和高斯正规基。本文选择表示直观、易于分割的多项式基底来表示域元素。现有的乘法器架构中主要分为三类,位串行,位并行和字串行结构。为了能够达到时间和空间复杂度上的平衡,因此本文选择字串行结构作为乘法器结构。本文从多项式基底和不可约三项式出发重新定义了一种新型的多项式基底并结合多项式基底定义了双基底乘法。从而使得双基底乘法可转换成矩阵向量乘积形式并且该矩阵满足Toeplitz矩阵的性质。根据Toeplitz矩阵的形式以及k-way TMVP(Toeplitz Matrix Vector Product)方法,本文设计出了一种低空间复杂度的字串行乘法器。虽然本文设计的乘法器在计算时间上相比其他已存在乘法器略大,但是在面积、空间复杂度上有着显著的优势。尤其在分段数K取值为4、6时能够达到时间复杂度与空间复杂度上的平衡,更加利于现代的嵌入式移动设备的实现。使用Verilog HDL编写了改进的移位相加法和该乘法器架构相应的two-way TMVP方法并通过Model Sim进行的功能仿真验证,验证了乘法方法的正确性。同时使用Xilinx ISE评估了两种方法的硬件资源利用率以及最大频率等指标,并在Spartan-6系列的FPGA开发板上使用串口与上位机通信实现了256位的多倍点运算。

关键词：二元扩域多项式基底字串型 Toeplitz矩阵

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基于RISC-V的SM2点乘运算协处理器设计

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单片机与嵌入式系统应用 2023年第8期23卷 28-31页

作者：孙子婷韩跃平唐道光中北大学信息与通信工程学院太原030051 百信信息技术有限公司

针对SM2国密算法在有限域上大数运算结构复杂、运算开销大的问题,通过研究SM2国密算法在二元扩域下的椭圆曲线点乘运算及其相关基础运算,设计了一种基于RISC-V指令集的椭圆曲线点乘运算加速协处理器。协处理器采用三级流水线结构,提高... 详细信息

针对SM2国密算法在有限域上大数运算结构复杂、运算开销大的问题,通过研究SM2国密算法在二元扩域下的椭圆曲线点乘运算及其相关基础运算,设计了一种基于RISC-V指令集的椭圆曲线点乘运算加速协处理器。协处理器采用三级流水线结构,提高了计算效率。处理器内部集成9条自定义指令,可协助支持RISC-V的主处理器快速完成SM2国密算法。Vivado仿真结果表明,本设计各流水级功能正常,将协处理器烧录至Xilinx XC7A100T FPGA上,在200 MHz频率下运行结果正确,达到预期目标。

关键词： RISC-V 协处理器多倍点运算二元扩域

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