散列函數(shù)作為現(xiàn)代密碼學(xué)的重要組成部分,為許多流行的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和安全應(yīng)用提供了基礎(chǔ)加密算法。因為結(jié)構(gòu)獨特、安全性高、軟硬件實現(xiàn)性能強、兼容性好等優(yōu)點,Keccak算法于2015年被美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)正式采用為新的散列函數(shù)標(biāo)準(zhǔn),即第三代安全散列算法(Secure Hash Algorithm-3,SHA-3)�？紤]到集成電路和Keccak算法均對故障極為敏感,如何保障Keccak加密電路在運算過程中免受自然或人為的故障攻擊,成為Keccak算法在實際應(yīng)用中必須解決的問題之一。論文在充分研究Keccak算法的基礎(chǔ)上,使用硬件語言完成對算法的高性能實現(xiàn)。并在時間冗余方案的基礎(chǔ)上設(shè)計了雙冗余碼方案故障檢測方案。相較于結(jié)構(gòu)冗余方案,時間冗余方案不會導(dǎo)致電路資源的過多消耗,但是會有無法檢測永久性故障和吞吐率大幅降低的缺點。本文針對Keccak算法特點提出了動態(tài)校驗冗余碼(Dynamic Redundancy Check,DRC)用于檢測永久性故障,并采用流水線設(shè)計減少了本方案對時間資源的開...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容及組織架構(gòu)
第二章 Keccak算法標(biāo)準(zhǔn)介紹
    2.1 填充規(guī)則
    2.2 海綿結(jié)構(gòu)
    2.3 三維狀態(tài)矩陣
    2.4 置換函數(shù)
        2.4.1 Theta(θ)step
        2.4.2 Rho(ρ)step
        2.4.3 Pi(π)step
        2.4.4 Chi(χ)step
        2.4.5 Iota(ι)step
    2.5 Keccak算法安全性
        2.5.1 通用安全屬性
        2.5.2 置換函數(shù)雪崩效應(yīng)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 故障檢測方案設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 動態(tài)校驗冗余碼
        3.2.1 動態(tài)校驗冗余自變量
        3.2.2 動態(tài)故障檢測
        3.2.3 動態(tài)校驗冗余函數(shù)
    3.3 時間冗余碼
    3.4 雙冗余碼方案安全性分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 Keccak故障檢測系統(tǒng)的FPGA設(shè)計
    4.1 FPGA及其開發(fā)流程簡介
    4.2 三級流水線
    4.3 整體硬件架構(gòu)設(shè)計
        4.3.1 無故障檢測Keccak架構(gòu)
        4.3.2 含故障檢測的系統(tǒng)架構(gòu)
    4.4 填充模塊
        4.4.1 端口說明
    4.5 置換函數(shù)模塊
        4.5.1 Keccak輪函數(shù)RTL設(shè)計
        4.5.2 端口說明
    4.6 故障檢測模塊
        4.6.1 編碼匹配子模塊
        4.6.2 動態(tài)校驗冗余碼生成子模塊
        4.6.3 端口說明
    4.7 本章小結(jié)
第五章 故障研究及其驗證系統(tǒng)
    5.1 故障模型
    5.2 基于FPGA的故障建模
    5.3 故障覆蓋率驗證平臺設(shè)計
    5.4 本章小結(jié)
第六章 PFGA實現(xiàn)及故障分析結(jié)果
    6.1 FPGA實現(xiàn)結(jié)果
        6.1.1 Keccak算法的FPGA實現(xiàn)結(jié)果
        6.1.2 故障檢測架構(gòu)的FPGA實現(xiàn)結(jié)果
    6.2 故障覆蓋率仿真結(jié)果分析
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3865554