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《密碼算法sms4的硬件實(shí)現(xiàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文密碼算法SMS4的硬件實(shí)現(xiàn)研究姓名：趙旭鑫申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電路與系統(tǒng)指導(dǎo)教師：沈海斌20060501浙江大學(xué)碩士論文摘要隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化建設(shè)進(jìn)程，信息安全問題越來越得到關(guān)注。而密碼技術(shù)作為信息安全技術(shù)的核心，對(duì)它的研究就變得重要而迫切。本文主要介紹了國內(nèi)官方公布的第一個(gè)商用密碼算法，sMs4分組密碼算法，詳細(xì)分析了該算法的架構(gòu)。根據(jù)不同的加密模式提出了實(shí)現(xiàn)該算法的幾種硬件架構(gòu)：全循環(huán)架構(gòu)、循環(huán)展開架構(gòu)、流水線架構(gòu)、循環(huán)展開和流水線的結(jié)合架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上給出了幾種FPGA實(shí)現(xiàn)方案：(1)
2、全循環(huán)實(shí)現(xiàn)；(2)高速流水線實(shí)現(xiàn)；(3)高速引擎實(shí)現(xiàn)。根據(jù)sMs4算法自身的特點(diǎn)(32輪的循環(huán)迭代)，采用全循環(huán)實(shí)現(xiàn)。該方案，占用面積小，前后加／解密數(shù)據(jù)塊之間沒有相關(guān)性，能夠應(yīng)用于反饋加密模式，如cBc、cFB、OFB模式。但每組數(shù)據(jù)需進(jìn)過32輪的迭代算法，數(shù)據(jù)吞吐量小，算法速度相對(duì)較慢。在數(shù)字電路中為了加快數(shù)據(jù)的運(yùn)行速度，流水線是最常見的方式。該方式使得幾組數(shù)據(jù)同時(shí)在運(yùn)行，大大加快了運(yùn)算速度。但占用面積比較大，差不多是全循環(huán)實(shí)現(xiàn)的32倍，因?yàn)檎麄€(gè)實(shí)現(xiàn)包括32個(gè)輪次的Feistel網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的加／解密算法模塊；并且32級(jí)流水
3、線使得32組數(shù)據(jù)同時(shí)在加／解密運(yùn)算，該方式無法實(shí)現(xiàn)cBc等反饋加密模式。高速引擎實(shí)現(xiàn)，其實(shí)是內(nèi)部流水線的一種方式，單個(gè)引擎分為3級(jí)內(nèi)部流水，電路運(yùn)行速度快，引擎數(shù)可靈活的配置，并且能配置成多引擎串行結(jié)構(gòu)、多引擎并行結(jié)構(gòu)。該方法同全流水線方式一樣不適合反饋加密模式。本文對(duì)以上的方案進(jìn)行了仿真分析和討論?！娟P(guān)鍵字】sMs4密碼算法FPGA流水線引擎第1頁浙江大學(xué)碩士論文AbstraCtAsnationaleconomyandsocietyinfomlational，infonnationsecurityisdrawingmore
4、andmoreattemion．CryptographyismecnlcialtechniqueintlleinfoⅡnationsecurityfield，soresearchon“becomesevenmoreimponantandexigem．SMS4alg州岫is也edomesticencr)甲tion咖dardrcle嬲edforWLANuse．ThetllesisanalyzedtllestmctllrcofSMS4algc—tlllⅡ，andproposedseveralhardware-implementat
5、ionmethodsaccordingtodi疵rentencryptionmodes，w}lichare削l-loopstructurc，100p-unr01lingstructure，pipeliI倫d-s仇lctllre，and100p—uIlIDlling&pipeliIledmixedstmcture．TheFPGAiInplemen詛donisalsoin鋤ducediIlthisp印er：(1)Fllll一loopimplementation；(2)PipelinediInpl鋤en詛tion；(3)Higll
6、-speedengineimplementation．Implemema埴on1：SMS4isa32一mllllditerationalgo血llIn，soafull-loopstnlctIlreisproposedast11efjrstmetllod．Itnotonlycostslesscellcons啪ption，butalsocaIlbeuscdinⅡlefeedbackmode，likeCBC，CFB，0FB．Themamdisadvantageisthatfbreachda詛b10ck32roundscalcula
7、tionareneeded，w扯chlimitsme№t11】∞ughputa11dsystem矗equency．Implementation2：ThesecondIn劬odisapipelinedsnuctIlre．TWoconcretewaysareproposedaccordingtodin’ereHts-boXimpl鋤entations．OneisusingLUT，tlleomerisusingROM．Pipelineisthemostpopulartecll血queto油provetlleperfb舯ancein
8、digitalICdesignfMorctllanonedatablockarecalculatedparallelsimllltaneously，WhichgreaⅡyacceleratestllecalculationSpeed．However，tllismc也odcosttoomuc
