本文關(guān)鍵詞：HMAC-SHA256算法的VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展,當(dāng)下社會已經(jīng)進(jìn)入了信息化時代,人們交換信息共享信息的方式逐漸多樣化,但是信息傳輸?shù)墓残诺琅c計算機(jī)的存儲系統(tǒng)都是比較脆弱的,很容易受到非法攻擊,信息的丟失往往會造成很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,所以信息在傳遞過程中的安全問題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。加密和認(rèn)證是防止信息非法攻擊的有效手段,本文在介紹了SHA256和HMAC的算法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對兩者的安全性做了詳細(xì)的分析。對比了SHA256、SHA1、MD5等算法在抵抗生日攻擊和差分攻擊方面性能強(qiáng)弱,同時也比較了幾種算法的實(shí)現(xiàn)效率,最終選擇了SHA256算法作為HMAC的核心算法。文章分析了密鑰長度對HMAC安全性的影響,權(quán)衡了安全性和速度兩方面的因素最終確定了密鑰的長度。通過對SHA256算法結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計了SHA256運(yùn)算單元的Wt預(yù)計算模塊,同時找到了SHA256運(yùn)算單元的關(guān)鍵路徑,并且采用了插入中間變量的方式使得關(guān)鍵路徑的中的加法運(yùn)算提前到上一個運(yùn)算周期,大大縮短了SHA256運(yùn)算單元關(guān)鍵路徑的延時,提高了運(yùn)算效率。根據(jù)HMAC的算法結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文將電路結(jié)構(gòu)分為SHA256運(yùn)算模塊和HMAC算法控制模塊兩個層次來設(shè)計,使其既能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)SHA256的運(yùn)算也能實(shí)現(xiàn)HMAC的功能,應(yīng)用更加靈活。在HMAC-SHA256的硬件設(shè)計工作完成后,使用了NCVerilog仿真器搭建仿真驗(yàn)證平臺,由黃金模型生成測試向量,對HMAC-SHA256的各個模塊進(jìn)行了全面的驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明HMAC-SHA256的功能符合標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的要求。然后又搭建了So C平臺,將HMAC-SHA256封裝成一個IP核掛載到系統(tǒng)中,So C系統(tǒng)在FPGA上的運(yùn)行結(jié)果表明HMAC-SHA256在100MHz的時鐘下能夠正確執(zhí)行算法功能生成正確的消息摘要。最后使用DC對HMAC-SHA256模塊進(jìn)行了綜合并給出了綜合后的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：消息認(rèn)證 SHA256 HMAC 硬件設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN918.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 概述8-9
• 1.2 加密算法的軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)9
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容和內(nèi)容組織11-12
• 第2章 密碼學(xué)的基本概念12-17
• 2.1 密碼學(xué)的基本概念和原理12-13
• 2.1.1 明文12
• 2.1.2 密文12-13
• 2.1.3 密鑰13
• 2.2 密碼算法13-16
• 2.2.1 對稱加密算法13-14
• 2.2.2 非對稱加密算法14-15
• 2.2.3 單向加密算法15-16
• 2.3 密碼學(xué)中常見的攻擊16
• 2.4 本章小結(jié)16-17
• 第3章HMAC-SHA256 算法及其安全性分析17-30
• 3.1 引言17
• 3.2 SHA256 算法及其安全性分析17-24
• 3.2.1 SHA256 算法簡介17-21
• 3.2.2 SHA256 安全性分析21-23
• 3.2.3 幾種Hash函數(shù)的性能對比23-24
• 3.3 消息認(rèn)證24-28
• 3.3.1 消息認(rèn)證碼24-25
• 3.3.2 HMAC算法簡介25-27
• 3.3.3 HMAC安全性分析27-28
• 3.4 本章小結(jié)28-30
• 第4章HMAC-SHA256 算法的硬件設(shè)計30-44
• 4.1 數(shù)字電路設(shè)計方法30-33
• 4.1.1 數(shù)字電路設(shè)計方法30
• 4.1.2 HDL設(shè)計方法簡介30-31
• 4.1.3 HDL設(shè)計與驗(yàn)證基本流程31-33
• 4.2 HMAC-SHA256 算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計33-43
• 4.2.1. SHA256 硬件設(shè)計整體結(jié)構(gòu)34-39
• 4.2.2. HMAC-SHA256 硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計39-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第5章HMAC-SHA256 算法的硬件仿真和實(shí)現(xiàn)44-54
• 5.1 仿真驗(yàn)證環(huán)境44
• 5.2 驗(yàn)證方法44-45
• 5.3 SHA256 運(yùn)算單元RTL級仿真和驗(yàn)證45-48
• 5.4 HMAC整體的RTL仿真和驗(yàn)證48-50
• 5.5 HMAC-SHA256 模塊的綜合50-53
• 5.5.1 綜合的基本概念50-51
• 5.5.2 DC（Design Compile）簡介51
• 5.5.3 HMAC-SHA256 的綜合51-53
• 5.6 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果58-60
• 致謝60

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葛磊;武芳;王鵬波;張冬林;;3維建筑綜合中基于最小特征的面平移算法[J];測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報;2009年02期

2 駱雯,孫延明,陳振威,陳錦昌;判斷點(diǎn)與封閉多邊形相對關(guān)系的改進(jìn)算法[J];機(jī)械;1999年03期

3 李林;盧顯良;;一種基于切割映射的規(guī)則沖突消除算法[J];電子學(xué)報;2008年02期

4 劉巧玲;張紅英;林茂松;;一種簡單快速的圖像去霧算法[J];計算機(jī)應(yīng)用與軟件;2013年07期

5 林亞平,楊小林;快速概率分析進(jìn)化算法及其性能研究[J];電子學(xué)報;2001年02期

6 章郡鋒;吳曉紅;黃曉強(qiáng);何小海;;基于暗原色先驗(yàn)去霧的改進(jìn)算法[J];電視技術(shù);2013年23期

7 楊鐵軍;靳婷;;一種動態(tài)整周模糊值求解算法及其仿真分析[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年01期

8 周秀玲;郭平;陳寶維;王靜;;幾種計算超體積算法的比較研究[J];計算機(jī)工程;2011年03期

9 吳一戎,胡東輝,彭海良;Chirp Scaling SAR成象算法及其實(shí)現(xiàn)[J];電子科學(xué)學(xué)刊;1995年03期

10 王貴竹;一種產(chǎn)生單向分解值的算法[J];安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹冀鋒;;一種新的圖象自適應(yīng)增強(qiáng)算法[A];四川省通信學(xué)會一九九二年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

2 寧春平;田家瑋;郭延輝;王影;張英濤;鄭桂霞;劉研;;計算機(jī)輔助增強(qiáng)、分割算法在鑒別乳腺良、惡性腫塊中的應(yīng)用價值[A];中華醫(yī)學(xué)會第十次全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2009年

3 謝麗聰;;SVB查詢改寫算法的改進(jìn)[A];第二十一屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（研究報告篇）[C];2004年

4 鄭存紅;;復(fù)雜背景下相關(guān)跟蹤算法研究及DSP實(shí)現(xiàn)[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

5 楊文杰;吳軍;;RFID抗沖突算法研究[A];2008通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十三屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2008年

6 高山;畢篤彥;魏娜;;一種基于UPF的小目標(biāo)TBD算法[A];第十四屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

7 周磊;張衛(wèi)華;王曉奇;張軍;;基于流水算法的智能路障機(jī)器人設(shè)計[A];2011年全國電子信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

8 潘巍;李戰(zhàn)懷;陳群;索博;李衛(wèi)榜;;面向MapReduce的非對稱分片復(fù)制連接算法優(yōu)化技術(shù)研究[A];第29屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（B輯）（NDBC2012）[C];2012年

9 李偉偉;蔡康穎;鄭新;王文成;;3D模型中重復(fù)結(jié)構(gòu)的多尺度快速檢測算法[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

10 楊任爾;陳懇;勵金祥;;基于棱邊方向檢測的運(yùn)動自適應(yīng)去隔行算法[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 國泰君安資產(chǎn)管理部;“算法交易”是道指暴跌罪魁禍?zhǔn)?[N];上海證券報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮輝;網(wǎng)絡(luò)化的并行與分布式優(yōu)化算法研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

2 許玉杰;云計算環(huán)境下海量數(shù)據(jù)的并行聚類算法研究[D];大連海事大學(xué);2014年

3 李琰;基于貓群算法的高光譜遙感森林類型識別研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 陳加順;海洋環(huán)境下聚類算法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

5 張冬麗;人工蜂群算法的改進(jìn)及相關(guān)應(yīng)用研究[D];燕山大學(xué);2014年

6 徐悅竹;機(jī)會發(fā)現(xiàn)算法及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

7 王征;分布式互斥算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2007年

8 王艷嬌;人工蜂群算法的研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

9 楊世品;P系統(tǒng)優(yōu)化算法及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2013年

10 張毅;群智能算法的改進(jìn)及其在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚鑫宇;EMD去噪與MUSIC算法在DOA估計中的聯(lián)合應(yīng)用[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 陸進(jìn);面向含噪數(shù)據(jù)聚類相關(guān)算法的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 李家昌;基于能量約束的超聲圖像自動分割算法[D];華南理工大學(xué);2015年

4 陳堅(jiān);基于密度和約束的數(shù)據(jù)流聚類算法研究[D];蘭州大學(xué);2015年

5 高健;基于Zynq7000平臺的去霧算法研究及實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年

6 顧磊;基于Hadoop的聚類算法的數(shù)據(jù)優(yōu)化及其應(yīng)用研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

7 楊燕霞;基于Hadoop平臺的并行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法研究[D];四川師范大學(xué);2015年

8 王羽;基于MapReduce的社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年

9 許振佳;流式數(shù)據(jù)的并行聚類算法研究[D];曲阜師范大學(xué);2015年

10 董琴;人工蜂群算法的改進(jìn)與應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：HMAC-SHA256算法的VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：364876