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《rsa密碼算法硬件實現(xiàn)及防攻擊特性的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影
2、印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要信息安全已經(jīng)成為當(dāng)今信息社會亟須解決的重要問題之一，而密碼技術(shù)是保障信息安全的核心技術(shù)。作為公鑰密碼體制代表的RSA算法不僅易于理解和操作，而且其安全性高，在密碼領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。如何做到高性能、低成本并具有抗側(cè)信道攻擊的硬件實現(xiàn)是當(dāng)前嵌入式領(lǐng)域研究的熱點。本設(shè)計是基于前人對RSA模冪算法以
3、及蒙哥馬利模乘算法的研究基礎(chǔ)之上，與抗側(cè)信道攻擊方法相結(jié)合，實現(xiàn)了具有一定的抗側(cè)信道攻擊的專用硬件密碼加速模塊。相比于通用處理器、專用集成電路以及FPGA等實現(xiàn)方式，本設(shè)計在性能及安全性上都有一定的優(yōu)勢。本文首先對實現(xiàn)RSA加解密流程的具體算法進行了討論和優(yōu)化。在模冪層采用了蒙哥馬利階梯算法，在模乘層使用FIOS算法。并通過對模乘、模冪算法進行綜合研究與整體考慮，對運算中相似運算進行硬件復(fù)用以減小面積；對架構(gòu)中ram進行特殊連接以減少模冪過程中數(shù)據(jù)的多次搬運，節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸時間；對硬件實現(xiàn)過程中進
4、行可配置設(shè)計，使得加解密支持不同密鑰長度，從而可以滿足不同用戶的需求。其次通過對側(cè)信道攻擊的研究，從最初的算法研究到后期的硬件設(shè)計過程中，將抗攻擊特性貫穿于整個設(shè)計之中，使得硬件設(shè)計可以有效的防止功耗攻擊和故障攻擊。并提出了對模乘相減一步進行功耗分析造成密鑰泄露的可能，對攻擊者是一種十分有效的輔助攻擊方法；在此基礎(chǔ)之上，對硬件模乘模塊設(shè)計進行了改進，從而防止了模乘泄露功耗的隱患。實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的抗側(cè)信道攻擊專用RSA密碼模塊具較高的數(shù)據(jù)吞吐率、低硬件資源開銷和支持多種密鑰長度等優(yōu)點。在
5、100MHZ的主頻下，1024比特的RSA解密算法數(shù)據(jù)吞吐率達到75Kbps。在SMIC0.13μmCMOS的工藝庫下，協(xié)處理器的邏輯等效門數(shù)僅為54Kgates。同時支持從256比特到1024比特的當(dāng)前主流密鑰長度的RSA加解密算法。與目前主流的硬件模乘及模冪設(shè)計相比，結(jié)果表明本設(shè)計在抗攻擊方面更加完善，在性能方面也具有一定的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：RSA加解密側(cè)信道攻擊蒙哥馬利模乘ASICABSTRACTInformationsecurityhasbecomeoneoftheimportantissu
6、esinthecurrentsociallife,andcryptographictechnologyisthecoretechnologyofinformationprotection.RSAalgorithm,asoneoftherepresentativesofthepublic-keycryptosystem,hasagoodprospectinthefieldofcryptography.BasedonthepreviousstudyonRSAmodularexponentiation
7、algorithmandtheMontgomerymodularmultiplicationalgorithm,thispaperpresentsaspecialhardwareimplementationofRSAalgorithmasahardwareacceleratorwhichcanagainstofsidechannelattacks.Comparingwithusinggeneral-purposeprocessor,ASICandFPGAimplementationsforRSA
8、algorithmnotonlyhaveanadvantageinspeedandareabutalsoinsecurity.Firstly,thealgorithmsofRSAencryptionanddecryptionforhardwareimplementationarediscussedandoptimizedinthispaper.MontgomeryPoweringLaddermodularexponentiationandFIOSmodularmultiplicationarea
