隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)安全得到了越來(lái)越多的關(guān)注。密碼學(xué)為信息安全提供了強(qiáng)有力地支撐,尤其是以RSA和ECC為代表的公鑰密碼體制解決了對(duì)稱密碼密鑰分發(fā)、身份識(shí)別等關(guān)鍵性問(wèn)題。為了提高公鑰密碼算法的效率和安全性,將密碼算法集成到相關(guān)密碼協(xié)處理器、密碼芯片等電路設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)包括算法中涉及到的模乘、模冪和模逆等復(fù)雜運(yùn)算。本文通過(guò)對(duì)模乘算法展開(kāi)調(diào)研,分析了Montgomery模乘的優(yōu)點(diǎn),充分利用操作數(shù)相等情況下的特性,對(duì)模乘算法進(jìn)行優(yōu)化。并采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了運(yùn)算電路,通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)模乘、模冪運(yùn)算。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.提出了一種基于FIPS（Finely Integrated Product Scanning）模乘的高效雙域模乘算法。該算法充分考慮了公鑰密碼算法在操作數(shù)相等情況下的模乘運(yùn)算,減少了該情況下的乘法、加法和讀取操作等,提高了模乘的運(yùn)行效率,降低了運(yùn)算功耗,為資源受限設(shè)備中同時(shí)實(shí)現(xiàn)RSA和SM2算法提供了統(tǒng)一的雙域模乘算法。2.設(shè)計(jì)了可擴(kuò)展雙域模乘單元電路。采用Verilog HDL進(jìn)行電路描述,引入流水線結(jié)構(gòu),以小面積、低功耗為重點(diǎn),包括雙域乘法器、雙域加法器以及模乘... 

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 公鑰密碼算法的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 公鑰密碼算法的實(shí)現(xiàn)途徑
    1.3 論文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
    1.4 主要工作
    1.5 本章小結(jié)
第二章 相關(guān)理論和技術(shù)
    2.1 公鑰密碼算法RSA
        2.1.1 RSA算法簡(jiǎn)介
        2.1.2 模冪算法
    2.2 橢圓曲線密碼算法SM2
        2.2.1 SM2算法簡(jiǎn)介
        2.2.2 SM2的層次結(jié)構(gòu)
    2.3 模乘算法
        2.3.1 Blakley模乘算法
        2.3.2 Barrett模乘算法
        2.3.3 Montgomery模乘算法
    2.4 模逆算法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 FIPS算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 RSA和SM2中模平方分析
        3.2.1 RSA中的模平方
        3.2.2 SM2中的模平方
    3.3 FIPS算法優(yōu)化
        3.3.1 算法描述
        3.3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.4 高效雙域FIPS模乘算法
        3.4.1 算法描述
        3.4.2 算法可行性分析
        3.4.3 算法效率分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高效雙域FIPS模乘設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
    4.1 Verilog HDL語(yǔ)言
    4.2 模乘運(yùn)算的分析與設(shè)計(jì)
        4.2.1 整體架構(gòu)
        4.2.2 模乘運(yùn)算模塊
        4.2.3 模乘控制模塊
    4.3 模冪運(yùn)算的分析與設(shè)計(jì)
        4.3.2 L_R模冪設(shè)計(jì)
        4.3.3 蒙哥馬利階梯模冪設(shè)計(jì)
    4.4 實(shí)驗(yàn)仿真與驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄：攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目與主要研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高速雙域乘法器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J]. 鄭朝霞,資義純,田園,吳浩.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2016(05)
[2]可擴(kuò)展雙域模乘器設(shè)計(jì)與研究[J]. 廖望,萬(wàn)美琳,戴葵,鄒雪城.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(09)
[3]嵌入式系統(tǒng)芯片中SM2算法軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐘麗,劉彥,余思洋,謝中.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2015(05)
[4]有限域上模逆電路的可逆邏輯設(shè)計(jì)[J]. 齊學(xué)梅,湯其妹,陳付龍,楊潔,葉和平.  計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2015(05)
[5]智能卡中非對(duì)稱算法模冪運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J]. 邵佳佳,烏力吉,張向民.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2015(02)
[6]高基Montgomery模乘陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 鄔貴明,謝向輝,吳東,鄭方,嚴(yán)忻愷.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2014(02)
[7]基于有符號(hào)數(shù)字系統(tǒng)的Montgomery模逆算法及其硬件實(shí)現(xiàn)[J]. 陳琳,孫萬(wàn)忠,陳性元,戴紫彬.  電子學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]基于FPGA實(shí)現(xiàn)的SMS4算法研究[J]. 程海,丁群,杜輝,黃春光.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2011(12)
[9]高性能可擴(kuò)展公鑰密碼協(xié)處理器研究與設(shè)計(jì)[J]. 黎明,吳丹,戴葵,鄒雪城.  電子學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]雙有限域模乘和模逆算法及其硬件實(shí)現(xiàn)[J]. 陳光化,朱景明,劉名,曾為民.  電子與信息學(xué)報(bào). 2010(09)

碩士論文
[1]模逆和橢圓曲線標(biāo)量乘的安全外包計(jì)算協(xié)議[D]. 張小青.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3724855