可重構(gòu)密碼處理器兼具了通用微處理器的靈活性和專用密碼芯片的高效性,在計算靈活度和計算效率這兩個關(guān)鍵指標(biāo)間取得了很好的平衡。流密碼算法在密碼算法體系中占有重要一席,本文設(shè)計了一種能高效實現(xiàn)多種流密碼算法的粗粒度可重構(gòu)密碼處理器結(jié)構(gòu),主要研究內(nèi)容如下:（1）、針對不同流密碼算法中反饋移位寄存器結(jié)構(gòu)多變的特點,本文對反饋移位寄存器的多個參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析,研究并提出了一種級數(shù)、個數(shù)、抽頭位置和抽頭個數(shù)可重構(gòu)的反饋移位寄存器結(jié)構(gòu),采用統(tǒng)一硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了多種流密碼算法。（2）、本文基于對多種流密碼算法非線性函數(shù)中基本操作類型和數(shù)據(jù)特征的分析,定制了支持單周期多操作計算的可重構(gòu)功能單元。針對非線性函數(shù)對反饋移位寄存器存在數(shù)據(jù)依賴導(dǎo)致的性能瓶頸問題,本文研究并設(shè)計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)超前抽取、流水化運算的可重構(gòu)陣列結(jié)構(gòu),提高了算法的實現(xiàn)性能。本文在FPGA平臺上對所設(shè)計的流密碼可重構(gòu)處理器進(jìn)行了原型實現(xiàn)和驗證,并在其上映射實現(xiàn)了Trivium、ZUC和SNOW3G三種算法。實驗結(jié)果表明,此三種算法的性能分別達(dá)到了1.31Gbp/s、2.18Gbp/s和3.26Gbp/s。與傳統(tǒng)的單比特串行實現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比,T... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

驗證平臺

84101102RLU103RLU104RSU113FSR33FSR34RLU114e1RLU94937172PASS83RLU81RLU82d3FSR3更新數(shù)據(jù)流圖密鑰生成數(shù)據(jù)流圖84圖 5-3 Trivium 算法數(shù)據(jù)流圖使用 Modelsim 軟件仿真驗證 Trivium 算法在可重構(gòu)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)的功能正確性，算法生成的密鑰流仿真結(jié)果如圖5-4所示。80bit初始密鑰Key：0xaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa;80b初始化向量 IV：0x55555555555555555555;生成密鑰流：0x6e139b97、0x35181e94……

圖 5-7 ZUC 算法仿真結(jié)果.2.3 SNOW3G 算法的映射實現(xiàn)SNOW3G 算法由一個包含 16 個 32bit 單元的 LFSR 和非線性函數(shù)組成，如圖 5-8 所。S16S15S14S13S12S11S10S9S8S7S6S5S4S3S2S1a-1R1R3WFZLFSRR2aS1S2


本文編號：3534162