rsa公開密鑰加密技術(shù)論文

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1、RSA公開密鑰加密技術(shù)畢業(yè)論文目　　錄摘　　要IAbstractII引　　言11緒論21.1模冪乘運(yùn)算硬件IP研究進(jìn)展及本文的主要工作21.1.1模冪乘運(yùn)算研究現(xiàn)狀與存在的問題21.1.2本文的主要工作31.2相關(guān)技術(shù)的發(fā)展32模冪乘硬核IP實(shí)現(xiàn)原理分析52.1RSA算法基礎(chǔ)52.2Montgomery算法分析112.3Montgomery算法在模冪乘IP設(shè)計(jì)中的應(yīng)用112.4模乘算法功能實(shí)現(xiàn)122.5模冪乘算法功能實(shí)現(xiàn)153模冪乘IP結(jié)構(gòu)分析173.1模冪乘主控模塊實(shí)現(xiàn)173.2模乘模塊實(shí)現(xiàn)183.2.1模乘的頂層模塊183.2.2模乘運(yùn)算模塊203.2.3模乘控制模塊

2、233.2.4模乘存儲(chǔ)模塊244前仿測(cè)試及FPGA測(cè)試的實(shí)驗(yàn)過程詳述274.1前仿測(cè)試274.1.1測(cè)試說明274.1.2預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果對(duì)比274.1.3小結(jié)30954.2FPGA測(cè)試304.2.1FPGA測(cè)試環(huán)境簡(jiǎn)介304.2.2FPGA環(huán)境搭建過程315.1.1測(cè)試準(zhǔn)備及結(jié)果記錄335.1.2小結(jié)36結(jié)　　論38參考文獻(xiàn)39致　　謝42附錄高速模冪乘實(shí)現(xiàn)編碼VHD描述43951緒論1.1模冪乘運(yùn)算硬件IP研究進(jìn)展及本文的主要工作RSA算法是由Rivest、Shamir與Adleman三人于1978年合作開發(fā)的，并以他們的名字命名的公開密鑰算法。其加密密鑰是公開的，

3、而解密密鑰是保密的。它是基于一個(gè)非常簡(jiǎn)單的數(shù)論思想：“將兩個(gè)素?cái)?shù)乘起來是很容易的，但是分解該乘積是非常困難的”。因而，研究如何用硬件快速實(shí)現(xiàn)模冪乘運(yùn)算有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。密碼技術(shù)是使信息系統(tǒng)達(dá)到安全的核心手段，用硬件來實(shí)現(xiàn)密碼算法在性能和物理安全方面具有一定優(yōu)勢(shì)。無論是加密還是解密，發(fā)送方和接收方需要完成的運(yùn)算是?me?mod?n，即大數(shù)模冪乘運(yùn)算。很多加密算法都用到模冪乘運(yùn)算，如Diffie-Hellman密鑰交換算法，ElGamal數(shù)字簽名及DSA數(shù)字簽名等等。為此，開發(fā)高速的模冪乘運(yùn)算硬件IP核是必要的。1.1.1模冪乘運(yùn)算研究現(xiàn)狀與存在的問題在現(xiàn)在以及將來，信息安

4、全將在計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)中起著重要作用。信息安全涉及法律、管理和技術(shù)等方面，在此僅討論技術(shù)問題。從技術(shù)的角度講，密碼技術(shù)是使信息系統(tǒng)達(dá)到安全的核心手段。信息數(shù)據(jù)加密既可用硬件來實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件來完成。雖然軟件加密已經(jīng)變得比較流行，但是硬件加密仍是商業(yè)和軍事用途的主要選擇。采用硬件的好處之一是速度，許多加密算法采用軟件實(shí)現(xiàn)是無效率可言的，如DES、SHA1等，需要用專門的硬件來加以實(shí)現(xiàn)。之二是安全性，對(duì)運(yùn)行在沒有物理保護(hù)的一般的計(jì)算機(jī)上的某個(gè)加密算法，敵對(duì)方可以用各種跟蹤工具修改算法而不讓其他人知道。硬件加密設(shè)備可以安全地封裝起來，可以避免對(duì)關(guān)鍵信息的任何非法訪問。現(xiàn)實(shí)社

5、會(huì)并沒有處在理想社會(huì)，國(guó)家間仍然存在著政治、軍事和經(jīng)濟(jì)斗爭(zhēng)；企業(yè)間仍然存在著技術(shù)和商業(yè)利益競(jìng)爭(zhēng)；人與人之間存在著個(gè)人隱私。如果通過網(wǎng)絡(luò)以明文方式傳送不希望第三方（敵對(duì)方）知道的敏感信息，無論是通過無線還是有線傳輸，所傳送的敏感信息很容易被第三方竊聽。若把在公共信道上傳送的信息以密文的方式傳輸，使竊聽者難以獲得有用信息，則可達(dá)到安全通信的目的。對(duì)于保護(hù)由地面通信線路、通信衛(wèi)星和微波設(shè)備組成的通信網(wǎng)絡(luò)中所傳的信息，密碼技術(shù)是唯一已知的實(shí)用方法。95另一方面，信息技術(shù)包括保密技術(shù)的發(fā)展也使得在極大規(guī)模上的信息交流可以秘密進(jìn)行。這些交流包括正常的有利于社會(huì)的活動(dòng)，也有罪惡的計(jì)劃。

6、它們可以在更大規(guī)模上秘密地策劃、組織、實(shí)施。而在過去，只要計(jì)劃的規(guī)模一大，通訊的規(guī)模也自然會(huì)大，因而就很難保住秘密。密碼術(shù)有很長(zhǎng)的歷史。古代人在沒有高速運(yùn)算設(shè)備的條件下想盡了各種方法，也包含了許多巧妙的構(gòu)思。早在公元前1900年，一個(gè)古埃及書寫員就在一個(gè)銘文中使用了非標(biāo)準(zhǔn)的象形文字，這是人類最早的有記錄的密碼術(shù)。其后，古代人使用的密碼術(shù)有如把字母表的順序顛倒過來、進(jìn)行字母替代，或者用錯(cuò)后一定數(shù)目的位置的字母替代前面的字母。其中有些密碼術(shù)的構(gòu)思也是十分巧妙的。1.1.1本文的主要工作在開發(fā)高速模冪乘芯片的歷史長(zhǎng)河中。人們都在應(yīng)用各種算法和技術(shù)去實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作是研究及驗(yàn)

7、證Montgomery算法原理，通過改進(jìn)過后的免減Montgomery算法，開發(fā)設(shè)計(jì)出256位、1024位、2048位規(guī)格的模冪乘運(yùn)算電路，并利用仿真工作Modelsim、quartusII進(jìn)行仿真驗(yàn)證。在電路設(shè)計(jì)過程中，詳細(xì)描述電路結(jié)構(gòu)及其電路中各個(gè)模塊結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。每個(gè)模塊的端口信號(hào)，以及每個(gè)模塊內(nèi)部主要邏輯和運(yùn)算器件。在仿真過程中，詳細(xì)例出各種規(guī)格數(shù)據(jù)的運(yùn)行結(jié)果。包括前仿真測(cè)試和FPGA測(cè)試。1.2相關(guān)技術(shù)的發(fā)展在計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的今天，人們利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快捷、方便地交換信息，真有天涯若比鄰的感覺，以至于人們把地