常见密码算法分析及C语言实现

计算机的高速发展使信息安全面临着巨大的挑战。在计算机应用中要想确保信息安全,就必须要对密码算法进行合理应用。基于此,该文对密码算法进行了分析,并将密码算法的C语言实现进行了简单介绍和说明。     

国产通用处理器密码算法指令实现研究

介绍了国际主流密码算法AES和SHA,综述了当前主流通用处理器架构的密码算法指令发展现状。为提高国产通用处理器在密码安全领域的性能,设计了面向国产通用处理器的AES和SHA密码算法扩展指令集,实现了能全流水执行的AES和SHA密码算法指令执行部件,并进行了实现评估和优化。该密码算法指令执行部件的工作频率达2.0 GHz,总面积为17 644 μm2,总功耗为59.62 mW,相比软件采用原有通用指令实现,对AES密码算法的最小加速比为8.90倍,对SHA密码算法的最小加速比为4.47倍,在指令全流水执行时可达19.30倍,显著地改善了处理器执行AES和SHA密码算法的性能,有望应用于国产通用处理器并进一步提升国产通用处理器芯片在密码安全应用领域的竞争力。此外,该密码算法指令部件还可以封装成专门用于支持密码算法的IP,应用在密码安全领域的专用芯片中。     

对称密码处理结构的研究与设计

针对密码处理领域广泛应用的分组密码算法和单向散列算法研究支持多种算法的密码处理结构.在对多种密码算法的结构和操作特点进行详细分析的基础上提出并实现了能够对多种密码算法提供加速支持的对称密码处理结构(CryptoPro).评估了分组密码算法和单向散列算法在CryptoPro上运行的性能,并与国外类似的密码处理结构进行了比较.评估结果说明CryptoPro既能保证各类密码算法应用的灵活性又能达到较高的性能.     

密码服务系统研究综述

密码服务系统是将基本密码算法运算功能、密码资源管理功能以及密钥管理机制综合起来,面向上层安全应用提供密码安全服务的计算机系统。其中,安全服务是在已有密码设备功能或密码软件包功能的基础上面向上层安全应用进行了高度抽象、概括和集成的结果。从工程应用的角度对密码服务系统实现过程中的体系结构、密码算法、密钥管理及其相关硬件的研究进展进行了综述,分析了使用密码设备组建密码服务系统的方法、需求,基于安全应用的需求,结合对前人工作和市场现有产品的分析,指出了现有密码服务系统的设计与工程化实现中需要进一步研究的方面和问题。     

基于FPGA可重构快速密码芯片设计

为提高密码芯片的应用效益,提出了一种基于FPGA可重构的密码芯片实现方法。该方法打破了传统了一类密码芯片采用一种设计方案的模式,通过对FPGA的重构设计,能够动态地实现多种不同计算特征的密码算法芯片。同时对最基础的乘法运算和加法运算,设计了细粒度流水的加速策略。该方案能够重构实现DES、AES、RSA、椭圆曲线密码算法等典型密码算法,对600M的数据文件加密测试,DES的加速比为2.8,AES的加速比为3.6。     

利用特定应用可编程逻辑实现密码算法功能的研究

提出了一种基于可重构技术实现多种密码算法功能的设计思想，称这种硬件实现为特定应用可编程逻辑（ASPL），通过对密码算法中相容性运算的分析，提出了ASPL中可重用密码单元与互联网络的设计思想，并对可重用密码单元与互联网络实现的关键技术进行了阐述，最后对ASPL在数据保护方面的应用前景进行了展望。     

SM3杂凑算法的软件快速实现研究

杂凑算法是密码学中最基本的模块之一,可广泛应用于密码协议、数字签名、消息鉴别等领域。我国国家密码管理局在2010年发布了SM3密码杂凑算法,该算法适用于商用密码应用中的数字签名和验证、消息认证码的生成与验证以及随机数的生成等。该文重点研究SM3密码杂凑算法的软件快速实现,根据算法本身的特点,尤其是压缩函数的特点,给出一种更加适用于软件的快速实现方式。实验表明利用此方法可以将算法的效率提升60%左右。     

椭圆曲线密码高效软件实现技术研究进展

伴随云计算技术与物联网技术的快速发展,用户敏感数据呈现爆发式增长,为保障网络中用户隐私数据的安全,国家相继出台了以《密码法》为核心的一系列法律法规,进一步明确密码应用的规范要求.无论是以云计算为代表的服务侧,还是以物联网为代表的终端侧,结构复杂的公钥密码的计算能力都面临极大的挑战.椭圆曲线算法相比于传统的RSA密码算法,具有更短的密钥长度,在计算速度、资源存储、数据带宽等方面具有重要的优势,可用于实现密钥交换、数字签名、公钥加密等密码原语,是当前应用最为广泛的公钥密码技术之一.本文通过简要分析服务侧与终端侧两种不同的应用场景,明确端云两侧在软硬件、密码算法需求等方面所存在的巨大差异,归纳了各类椭圆曲线密码算法标准与硬件开发平台参数.基于上述内容,本文总结了椭圆曲线密码的高效软件实现技术研究进展,着重介绍了国产椭圆曲线密码的研究现状,并展望了椭圆曲线密码算法实现的未来发展趋势.     

一类分组密码的S盒重组算法

S盒是许多分组密码唯一的非线性部件,它的密码强度决定了整个密码算法的安全强度.足够大的S盒是安全的,但为了便于实现,分组密码多采用若干小S盒拼凑.针对一类分组密码算法,通过将S盒与密钥相关联,给出了S盒重组算法,丰富了S盒的应用模式,有效提高了分组密码的安全强度.     

可重构移位单元的设计与实现

在对称密码算法中移位操作使用频率非常高,尤其是在密钥生成中的应用。但各种算法之间的移位位宽和移位长度并不一致,所以现有的密码处理系统中还没有一个通用的移位单元支持所有对称密码算法的移位操作。本文在研究了多种对称密码算法的基础上,分析了高效灵活实现移位单元的方法,并提出了一种基于多级网络的可重构移位单元,它可以支持4/8/28/32/128-bit移位位宽以及可变移位长度的移位操作。此单元的设计与实现,不仅增强了密码处理单元的通用性,还使得可重构密码芯片的实现成为可能。     

非线性系统辨识——GMDH的一种新算法及其应用

本文提出了用单向逐步回归方法确定GMDH中最佳部分多项式结构和进行参数估计,并 且给出了递推算法.这种算法避免了原算法[3]中的大量重复运算,对多步预测模型更显出其 优越性.实际应用例子证明了该算法的有效性.     

基于模拟退火粒子群算法在数据关联上的研究

在高密集多回波环境下,数据关联问题仍是多机动目标跟踪难点问题之一。为了提高跟踪的精度和可靠性,应用智能的优化算法将数据关联问题表达为一类函数求近似最优解的问题。模拟退火粒子群算法是对模拟退火算法和粒子群算法取长补短,相互结合的一种优化算法。仿真结果表明,模拟退火粒子群算法能有效的解决数据关联问题,并且明显的优于独立地使用模拟退火和粒子群算法。     

基于PSO算法的生料浆配料过程的优化控制

针对烧结法氧化铝生产流程中的生料浆配料过程的工艺特点,将PSO算法应用在配料过程中的原料分配优化问题中,并构造了惩罚函数来处理配料过程中的各种约束条件.基于PSO算法的优化控制不仅可以保证生料浆的各项工艺指标达到设定值,同时可以保证配料成本最低.在某氧化铝厂的应用结果表明,该优化控制可以取代传统的人工配料生产方式,提高了生料浆各项工艺指标的合格率,降低了配料成本,实现了优化配料,取得了显著的应用效益.     

基于实数编码的多算子演化遗传算法

提出一种新的基于实数编码的多算子演化遗传算法(RMEGA)。实验结果表明该算法能够有效地改善标准遗传算法(SGA)的性能,克服其早熟收敛、运算速度低和精度较差的缺点。     

组播树维护策略的研究和实现

在IP组播模型、Overlay Network和Peer-to-Peer等技术的基础上发展而来的应用层组播技术正逐步成为一个流媒体直播的有效解决方案。树形组播方案构造简单,维护开销较小,可扩展性较好,比较适合于大规模的组播应用,但是其可靠性较差。通过比较研究其他P2P算法对节点稳定性和节点距离的衡量策略,对树形拓扑维护策略PeerCast进行改进,设计并实现了一个基于该改进算法的流媒体直播系统。应用表明,该算法能动态适应节点数达数百,节点生存周期较短的组播应用,较大程度上减小节点加入退出对QoS的影响。     

On an alternating direction implicit finite element method for flow problems

An alternating direction implicit finite element method (ADIFEM) has been developed for flow problems in which the convective terms dominate. Application of the method to the thermal entry problem produces an unconditionally stable algorithm that is computationally more efficient than a corresponding ADI finite difference method. Application of the method to viscous compressible flow produces an algorithm that is only conditionally stable. The off-axis contributions to the convective terms are shown to limit the stability. Illustrative results are presented for the flow past a rectangular obstacle and over a step.     

A computational procedure to stabilize nonlinear sampled-data systems

In this paper, a sufficient condition for the stability of a class of nonlinear sampled-data systems, expressed in a matrix quadratic form, is derived. A programmed computational algorithm is constructed to implement the stabilization scheme. Application to third-order control problem is presented in order to demonstrate the developed procedure.     

Dijkstra及基于Dijkstra的前N条最短路径算法在智能交通系统中的应用

介绍了Dijkstra算法在智能交通系统的套牌车查询子系统中的应用；分析指出了文献[1]中算法存在的问题；通过对此算法的改进，完善了基于Dijkstra算法的前N条最短路径算法。通过实验及实际应用对改进后的算法进行了验证。     

带度约束的最小直径应用层多播路由问题的启发式遗传算法

由于IP多播难以在因特网环境中配置，应用层多播作为IP多播的一种替代方案得到越来越多的研究。从网络设计的角度来看，应用层多播在网络代价模型及路由策略方面与传统的IP多播有很大区别。本文研究了带度约束的最小直径应用层网络多播路由问题，提出了解决该问题的启发式遗传算法。通过大量仿真实验，我们对比分析了两种贪婪算法法和遗传算法的性能。实验显示，启发式遗传算法具有较好的性能。