發(fā)布時間：2020-05-20 07:26

【摘要】：隨著信息安全技術(shù)的快速普及,密碼學(xué)算法獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。在嵌入式信息安全技術(shù)領(lǐng)域,傳統(tǒng)解決方案中的硬件實(shí)現(xiàn)方法,如專用集成電路(ASIC),可以達(dá)到功能和性能上的要求,但是硬件的解決方案缺乏靈活性、可配置性,以及在設(shè)備的整個使用周期中的可拓展性。軟件實(shí)現(xiàn)方法,如基于通用處理器的方法是一種靈活的解決方案,但是與專用的硬件解決方案相比需要更高的成本和更多的功耗。為了克服傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式帶來了的成本高、系統(tǒng)復(fù)雜和靈活性差等問題,專用指令集安全處理器作為一種全新的設(shè)計方案得到了重視和發(fā)展。在應(yīng)用密碼算法時,專用指令集安全處理器兼具通用處理器的靈活性和ASIC的高效性,并能夠有效地降低設(shè)計成本,在性能、成本、功耗、靈活性、time-to-market等多方面體現(xiàn)了綜合優(yōu)勢。 本文基于專用指令集架構(gòu)提出了一種低成本、低功耗、高性能的安全處理器解決方案,能夠適用于各種嵌入式信息安全系統(tǒng)。首先本文通過分析典型公鑰密碼算法、對稱密碼算法、散列算法的特點(diǎn),完成了關(guān)鍵算法步驟的特征提取。其次,基于算法分析的成果,在處理器結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計了RSA/SHA復(fù)用加密單元、特殊算術(shù)邏輯單元與并行查找表等功能單元,通過加速算法的關(guān)鍵步驟,以較小的硬件代價大大增強(qiáng)的密碼算法的執(zhí)行效率。第三,本文根據(jù)處理的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計了密碼學(xué)專用指令集,它為密碼算法提供了靈活、高效的軟件實(shí)現(xiàn)方式,能夠大幅度降低程序代碼的對存儲容量的需求。第四,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級上,本文采用了多種低功耗技術(shù),如凍結(jié)閑置運(yùn)算單元、旁路冗余運(yùn)算等,能夠有效地降低處理器的動態(tài)功耗。 由于本文設(shè)計的安全處理器具備低成本、高性能和靈活性好的綜合優(yōu)點(diǎn),因此它在無線通信設(shè)備、高端智能卡、安全嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)⒕哂蟹浅Ａ己玫膽?yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2672273