【摘要】：目前,可重構(gòu)處理器由于兼具通用處理器的靈活性和專用集成電路的高效性,被廣泛使用和研究,可重構(gòu)自動(dòng)映射技術(shù)可以大大縮短開發(fā)周期,成為可重構(gòu)技術(shù)中不可或缺的重要部分。面向密碼算法這種專有領(lǐng)域的可重構(gòu)處理器是當(dāng)下的研究重點(diǎn),密碼算法相比普通計(jì)算而言擁有更大的映射規(guī)模和更復(fù)雜的計(jì)算功能,因此也具有更高的映射難度。本文在針對(duì)密碼算法可重構(gòu)映射時(shí)采用空間映射技術(shù),現(xiàn)有的空間映射技術(shù)對(duì)映射圖中的流水氣泡優(yōu)化不足從而導(dǎo)致了映射結(jié)果流水性能差,這個(gè)問題在擁有多扇出節(jié)點(diǎn)和非平衡Feistel結(jié)構(gòu)的密碼算法映射中又尤為突出。為了避免普通的流水氣泡優(yōu)化帶來的優(yōu)化率低等問題,本文設(shè)計(jì)了基于直通算子共享的優(yōu)化策略和基于循環(huán)體外探索的多輪循環(huán)映射優(yōu)化策略,為了進(jìn)一步提升流水氣泡的優(yōu)化空間,設(shè)計(jì)了基于CM函數(shù)下降的啟發(fā)式映射算法,為了在較小規(guī)模映射時(shí)能夠更精確地求解,設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)DFS的映射方案搜索算法和基于求解時(shí)長估算的映射算法選擇策略,最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比現(xiàn)有算法得出映射結(jié)果的吞吐率,本文的算法平均提升了111.50%~148.92%。目前針對(duì)密碼算法可重構(gòu)自動(dòng)映射的研究并不多,導(dǎo)致一些機(jī)構(gòu)的唯一選擇仍然手動(dòng)映射,本文的研究成果將在很大程度上減小開發(fā)周期,也將為密碼算法可重構(gòu)自動(dòng)映射技術(shù)的研究打下基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN918.1
【圖文】：

圖 1-1 可重構(gòu)計(jì)算陣列示意圖況下，手動(dòng)映射是用戶使用可重構(gòu)處理了手動(dòng)映射成為一些小型機(jī)構(gòu)當(dāng)下的選映射方案進(jìn)行著研究。但是，手工映射需要對(duì)計(jì)算功能和陣列結(jié)構(gòu)都十分熟悉要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行功能分析、陣列分不齊，不同的映射人員得出的配置結(jié)果容性，當(dāng)陣列結(jié)構(gòu)發(fā)生變化就必須重新速度快、效果好的特點(diǎn)，避免了手工映傳統(tǒng)的成熟的編譯技術(shù)不能直接用在可的研究熱點(diǎn)。構(gòu)處理器結(jié)構(gòu)的研究是一個(gè)熱點(diǎn)方向理器成為其中的一個(gè)典型代表[9][10]。普

密碼算法的本質(zhì)功能是加密，為了使得密文更不容易被破解，密碼算法的計(jì)算中不僅包含、四則運(yùn)算、移位運(yùn)算等線性運(yùn)算，還包括查表運(yùn)算這樣的非線性計(jì)運(yùn)算。這些計(jì)算功能不能代替，因此在目標(biāo)陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該針對(duì)每一種功能進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。(3). 使用方式密碼算法大致分為分組密碼算法、流密碼算法和摘要算法等類別，摘要算法的密文長度固逆，主要應(yīng)用在一致性驗(yàn)證、數(shù)字簽名以及安全認(rèn)證等方面[42]，分組密碼算法和流密碼算逆的密碼算法，可以用于所有的加解密場(chǎng)景，其中分組密碼算法是人們使用最廣泛的密碼。密碼算法會(huì)被用來對(duì)大量數(shù)據(jù)（比如一篇文章、一段視頻等）進(jìn)行相同形式的加密或解和普通的程序片段不一樣的是，密碼算法在計(jì)算陣列上的一次映射通常會(huì)被多組數(shù)據(jù)使用密碼算法的多種加密模式中，如圖 2-1 的 ECB 模式是最常使用的模式之一，在這種模式下數(shù)據(jù)的加密對(duì)前一組數(shù)據(jù)的加密結(jié)果沒有依賴，因此多組數(shù)據(jù)可以進(jìn)行流水計(jì)算,由此可見的性能對(duì)密碼算法的性能有著巨大的影響，因此目標(biāo)陣列結(jié)構(gòu)中必須支持流水計(jì)算的功能

11圖 2-2 密碼算法計(jì)算框架長度通常和明文長度一致，為了使得每一輪式單獨(dú)對(duì)密鑰進(jìn)行計(jì)算。從圖 2-2 可以看出一個(gè)具體的密碼算法中，當(dāng)初始密鑰確定下定下來。如果將密碼算法的密鑰擴(kuò)展計(jì)算部進(jìn)行加密時(shí)，這部分的計(jì)算就會(huì)不斷重復(fù)無將密鑰擴(kuò)展的計(jì)算放在離線進(jìn)行，只保留加2-3 所示，相比圖 2-2 而言在很大程度上降低

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 陳乃金;江建慧;;一種粗粒度可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化映射算法[J];電子學(xué)報(bào);2015年11期

2 郭巖松;劉雷波;;一種面向分組密碼的粗粒度可重構(gòu)陣列及AES算法映射[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2015年09期

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1 李小泉;面向分組加密算法的可重構(gòu)陣列處理單元優(yōu)化與設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2774613