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《【碩士論文】公鑰算法加密硬件實現(xiàn)的研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文公鑰算法加密硬件實現(xiàn)的研究姓名：張中申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：信號與信息處理指導(dǎo)教師：楊義先20040218公鑰算法加密硬件實現(xiàn)的研究摘要加密硬件是信息安全產(chǎn)品的基礎(chǔ)安全設(shè)備，不僅能夠有效的物理保護密鑰，而且能夠高效的實時實現(xiàn)加密算法。RSA是公開密鑰密碼編碼學(xué)的～種算法，并且是被廣泛接受并實現(xiàn)的通用分組加密算法。RSA的計算復(fù)雜性較高，通常用硬件實現(xiàn)才能滿足實時的要求，也是由于其計算復(fù)雜，必須充分利用硬件特點才能夠獲得較好的性能。一直以來對于如何在智能卡上高效實現(xiàn)RSA是討論的熱點
2、，隨著高速高性能DSP的出現(xiàn)，目前對于如何在DSP—l：-高效率實現(xiàn)RSA算法成為研究的熱點。本文對于不同安全應(yīng)用，結(jié)合目前國內(nèi)外實現(xiàn)公鑰算法的硬件產(chǎn)品，介紹了幾種加密硬件結(jié)構(gòu)。并根據(jù)其中一種結(jié)構(gòu)，設(shè)計了～種基于PCI總線的網(wǎng)絡(luò)加密卡。該加密卡上以DSP為核心處理器，采用兩片大數(shù)模冪模乘運算協(xié)處理器，專用對稱密碼算法芯片，以PCI總線與主機進行數(shù)據(jù)交互，使用智能卡進行密鑰保護和管理。根據(jù)加密卡的結(jié)構(gòu)特點，提出了兩種RSA算法的}上實現(xiàn)方案，仔細(xì)分析了RSA素數(shù)生成、密鑰產(chǎn)生和加解密的過程和快速算法，挖掘模
3、冪模乘運算協(xié)處理器的能力，分別在加密卡上實現(xiàn)了這兩種方案。我們提出用兩片協(xié)處理器并行完成RSA的處理過程，達(dá)到了1024位RSA簽名120次／秒的性能。我們又根據(jù)另外一種加密硬件結(jié)構(gòu)，提出了只有DSP主處理器的結(jié)構(gòu)，并在其上實現(xiàn)rRSA算法，實現(xiàn)了低成本高效率的解決方案。最后對已經(jīng)實現(xiàn)的方案進行了擴展研究，分析相關(guān)文獻(xiàn)，得出了可以在我們設(shè)計的加密卡上實現(xiàn)2048位RSA的方法，雖然協(xié)處理器最大只支持1024位的模冪模乘運算。我們還研究了如何防止對RSA的時間攻擊和能量攻擊。關(guān)鍵詞加密硬件，DSP，RSA，
4、CRT，加密卡RESEACH0FIMPLEMENTATl0NSOFRSAONCRYPTOHARDWAREABSTRACTCryptohardwarewhichisthebasicsecurityequipmentofinformationsecurityproductcarlphysicallyprotectsecretkeyandrealizecryptoalgorithmefficiently．RSAisoneofpublic—keycryptographyalgorithmandiswidelyus
5、edinfact．Becauseit'scomputingcomplication，RSAisusuallyappliedonhardwaretorequireintimeneedandhighperformancewithfulldevelopmentofhardware’Scharacteristic．HowtoefficientlyimplyRSAonsmartcardisdiscussedwarmlybuthowtoimplyitonDSPsturnsouttobeattractivewithhi
6、曲processspeedofDSP．ThispaperintroducesseveralstructureofcryptohardwareconsideringhardwarethatimplementRSAalgorithmabroadfurdifferentapplicationandaccordingoneofthosestructureswedesignedanetworkcryptocardbasedonPCIbusThecryptocardwhichisbasingonPCIbustoexc
7、hangedatawithPChasoneDSPfurmainprocessorandtwocryptocoprocessorswithmodularexponentiationandmodularmultiplicationandonespecialsymmetriccryptochipandusesmartcardtoprotectsecretkeyandmanagethekeylib．TwoschemesofRSAareimplementedonthiscardaccordinghardwarech
8、aracteristic．Aftercarefullyanalyzingfastalgorithmsofprimegenerationandkeygenerationandencryptprocessingandarithmeticcapabilityofcoprocessor,aparallelarithmeticwithtwomodularexponentiationcoprocessorsisimplemented011
