高速可重构AES的设计与实现

提出一种可重构AES硬件架构,对加/解密运算模块和密钥扩展模块进行了可重构设计,使其能够适配128bit、192bit、256bit三种密钥长度的AES算法,并针对列混合模块进行了结构优化。在FPGA上进行了验证与测试,并在0.18μmSMIC工艺下进行了逻辑综合及布局布线。结果表明其核心时钟频率为270MHz,吞吐量达到3.4Gb/s,能够满足高性能的密码处理要求。     

无人机遥控指令加密方式的研究

介绍了无人机遥控指令的特点,提出对遥控指令进行加密的方式以实现更高的安全性;设计了基于序列密码的一次一密加密方案,通过分析遥控指令加解密的过程,给出了一种遥控指令的帧结构,更好地满足遥控指令高安全性、高可靠性的需求。     

一种面向序列密码的混合粒度并行运算单元

针对可重构密码处理器对于不同域上的序列密码算法兼容性差、实现性能低的问题,该文分析了序列密码算法的多级并行性并提出了一种反馈移位寄存器(FSR)的预抽取更新模型。进而基于该模型设计了面向密码阵列架构的可重构反馈移位寄存器运算单元(RFAU),兼容不同有限域上序列密码算法的同时,采取并行抽取和流水处理策略开发了序列密码算法的反馈移位寄存器级并行性,从而有效提升了粗粒度可重构阵列(CGRA)平台上序列密码算法的处理性能。实验结果表明与其他可重构处理器相比,对于有限域(GF)(2)上的序列密码算法,RFAU带来的性能提升为23%～186%;对于GF(2u)域上的序列密码算法,性能提升达约66%～79%,且面积效率提升约64%～91%。     

可重构分组密码指令集处理器自动映射方法研究

计算资源与寄存器资源分配是可重构处理器自动并行映射的重要问题,该文针对可重构分组密码指令集处理器的资源分配问题,建立算子调度参数模型和处理器资源参数模型,研究了分组密码并行调度与资源消耗之间的约束关系;在此基础上提出基于贪婪思维、列表调度和线性扫描的自动映射算法,实现了分组密码在可重构分组密码指令集处理器上的自动映射.通过可用资源变化实验验证算法并行映射的有效性,并对AES-128算法的映射效果做了横向对比验证算法的先进性,所提自动映射算法对分组密码在可重构处理中的并行计算研究有一定的指导意义.     

面向分组密码的NCL电路处理模型

根据分组密码操作方式的特点,提出一种面向分组密码处理的NCL电路模型。采用双异步流水线并行工作方式、线性握手和非线性握手混合的握手方式以及基于NCL闭环流水线的控制方式,将AES算法在该模型上进行映射,使用异步电路综合工具Balsa在1 µm工艺下进行综合和仿真,结果证明该模型有效。     

可伸缩双域Montgomery乘法器的优化设计与实现

模乘运算是公钥密码算法中的关键运算,本文基于全字运算的Montgomery模乘算法,设计了具有可伸缩硬件结构的模乘器。该模乘器可以基于固定的数据路径宽度对任意长度的数据进行运算,并且能够支持两个有限域上的运算。最后用Verilog硬件描述语言对该乘法器的硬件结构进行代码设计,并用Synopsys公司的Design Complier在Artisan SIMC 0.18μm typical工艺库下综合。实验结果表明,相对于其他模乘器设计,本文设计具有较高的时钟频率,并且由于大大减少了运算所需的时钟周期数,模乘运算速度较快。     

异步128位AES算法的硬件设计

基于四相握手协议设计异步流水线,实现单轮运算内流水操作,设计轮运算启动模块和异步控制信号生成模块,满足算法多轮运算的需要。在子密钥生成模块、字节替代模块和列混合模块使用复用技术,降低了对硬件的需求。在COMS0.18μm工艺下进行综合、布局布线和仿真,与采用同样数据路径设计方法的同步电路相比,吞吐率提高了12.5%。     

分类树方法在集成电路设计功能验证中的应用

功能验证是制约集成电路设计发展的主要瓶颈,针对功能验证中存在的测试集设计难度大及覆盖模型精度低等问题,提出一种基于分类树方法的高效测试集生成方法及功能覆盖模型搭建方法,将验证方法应用于模加/模减单元的功能验证中。结果证明,运用分类树方法管理测试向量和搭建覆盖模型,可以显著提高验证完备性和可靠性。     

GF(2~m)域上通用可配置乘法器的设计与实现

提出了一种应用于椭圆曲线密码体制中的有限域乘法器结构,基于已有的digit-serial结构乘法器,利用局部并行的bit-parallel结构,有效地省去了模约简电路,使得乘法器适用于任意不可约多项式;通过使用数据接口控制输入数据的格式并内嵌大尺寸乘法器,可以配置有限域乘法器的结构,用以实现基于多项式基的有限域乘法运算。该结构可以有效满足椭圆曲线密码体制的不同安全需求。