【摘要】：AES密碼芯片作為AES密碼算法的重要載體,在電子商務(wù)、稅收、通信等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),使得原本安全的密碼系統(tǒng)變得不再安全,對(duì)AES密碼算法的安全性產(chǎn)生了一定威脅。旁路攻擊技術(shù)的發(fā)展,使得AES密碼芯片的安全性進(jìn)一步降低。對(duì)AES密碼芯片的安全性進(jìn)行研究,提高AES密碼芯片的安全性變得尤為重要。論文以構(gòu)建基于AES算法的可演化安全SoC原型為目的,研究可演化AES密碼芯片的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)AES算法中關(guān)鍵部件S盒的非線性、差分均勻度及雪崩效應(yīng),設(shè)計(jì)了S盒演化生成算法,以提高AES算法的安全性。通過(guò)合并運(yùn)算步驟,設(shè)計(jì)基于T盒的加解密方法,有效提升了運(yùn)算速度。對(duì)AES算法加解密過(guò)程中的相似項(xiàng)進(jìn)行提取,提出了一種加解密復(fù)用輪電路結(jié)構(gòu)來(lái)有效節(jié)省電路資源。設(shè)計(jì)基于AXI-Lite總線的接口電路,結(jié)合加解密復(fù)用輪電路,實(shí)現(xiàn)了可動(dòng)態(tài)加載S盒的可重構(gòu)AES協(xié)處理器。在設(shè)計(jì)AES協(xié)處理器電路過(guò)程中,綜合考慮對(duì)旁路攻擊的防御,設(shè)計(jì)了基于掩碼的抗功耗攻擊電路結(jié)構(gòu);同時(shí)針對(duì)錯(cuò)誤注入攻擊,提出了一種基于數(shù)據(jù)冗余的容錯(cuò)電路結(jié)構(gòu)。在Modelsim平臺(tái)上,對(duì)AES協(xié)處理器的RTL級(jí)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證�；赬ilinx的FPGA,選用Microblaze作為控制器并移植S盒演化生成算法,結(jié)合AES協(xié)處理器,實(shí)現(xiàn)了可演化安全SoC原型。為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的可演化安全SoC原型的正確性,設(shè)計(jì)了上位機(jī)程序及其與Microblaze間的通信接口和通信協(xié)議,達(dá)到SoC演化、加解密等過(guò)程在線顯示的目的。本文所設(shè)計(jì)的基于AES算法的可演化安全SoC原型,具有工作過(guò)程中算法安全性逐漸增強(qiáng),電路設(shè)計(jì)能有效抵御旁路攻擊的特性,為可演化AES密碼芯片的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 2.2 密鑰擴(kuò)展算法流程圖Bytes 運(yùn)算與加密流程中的 SubBytes 運(yùn)算相同，RotWord 列向量進(jìn)行循算法中規(guī)定的常數(shù)表，用于消除密鑰生成中的對(duì)稱性。S 算法流程

圖 2.3AES 密碼算法流程圖中包括輪密鑰加、字節(jié)替換、行位移、列混淆共 4 種運(yùn)算介紹鑰加運(yùn)算據(jù)與擴(kuò)展密鑰相加，根據(jù)輪數(shù)的不同選擇不同列的密鑰。替換運(yùn)算
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN402;TN918.4
，

本文編號(hào)：2535705