同时支持两种有限域的模逆算法及其硬件实现

有限域的运算是密码学的基础,而在有限域的所有运算中模逆运算是最核心也是最复杂的运算。提出了一种同时支持素域和二进制域两种有限域的模逆算法,通过对算法的优化和对硬件结构的设计,使得256位的模逆运算电路的时钟频率达到167MHz,电路面积和其他电路相比较也有明显优势。     

同时支持两种有限域的模逆算法及其硬件实现

有限域的运算是密码学的基础,而在有限域的所有运算中模逆运算是最核心也是最复杂的运算。提出了一种同时支持素域和二进制域两种有限域的模逆算法,通过对算法的优化和对硬件结构的设计,使得256位的模逆运算电路的时钟频率达到167MHz,电路面积和其他电路相比较也有明显优势。     

一种大数模乘运算的线性脉动阵列新结构

提出了一种新型的线性脉动阵列结构用来实现基于Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ算法的并行模乘运算,对于ｎ位模乘运算,需要２ｎ＋１１个时钟周期完成,为了减少每一周期内的运算量,在处理单元内部实现了三级流水线结构,使得每一周期的串行运算量仅为一级全加器,同时,由于处理单元间只有局部互连,连线延迟很小,于是这种新结构脉动阵列模乘器能在很高的频率下工作。另一个方面,每个处理单元结构简单,仅由４个全加器和１４个触发器构成,对于ｎ位模乘运算,总的规模约为４６ｎ＋１８４个门。所以,它在速度和面积上都是优化的,适于ＶＬＳＩ的实现。作为核心运算部件,能有效地用于如ＲＳＡ等许多公钥密码体制的加解密运算。对于０．８μｍＣＭＯＳ工艺,２００ＭＨｚ时钟是完全可行的,在仅使用一个模乘器条件下,５１２位模幂乘加解密运算速度能达到１２９ｋｂｉｔ／ｓ。     

智能卡公钥密码体制的模乘器

模乘器的面积过大和速度较慢是影响公钥密码体制 RSA在智能卡应用中的主要问题。文中针对 Montgomery模乘算法进行了分析和改进 ,提出了一种新的适合于智能卡应用的高基模乘器结构。由于模乘器采用两个并行 16bit乘法器和两个流水的加法器 ,使得它有效地降低了芯片面积、提高了运算速度 ,从而实现了智能卡公钥密码体制 RSA的数字签名与认证。仿真表明 :在基于华邦 0 .5μm工艺下 ,模乘器 VLSI实现共用 85 0 0个门 ,在 2 0 MHz的时钟频率下 ,加密 10 2 4bit的数据模幂乘运算平均时间仅需 3 42 ms。这个指标优于当今电子商务的加密处理器 ,适合于智能卡应用     

二进制域滑动窗口快速模乘算法

加速GF（2^m）上的模乘运算是提高GF（2^m）上ECC算法性能的关键。分析了窗口宽度ω的comb多项式乘法和NIST约简多项式算法,结合两种算法提出一种滑动窗口的快速模乘算法。该算法弥补了先乘后模方法在时间上和存储空间上的缺点,缩短了运算时间,仿真结果表明快速模算法的运算效率比先乘后模的窗口comb多项式乘法和NIST快速约简速度提高21%左右,预计算只需要ω-1个值。     

素域模逆运算的一种快速算法和VLSI实现

有限域上的模逆运算是许多公钥密码系统使用的算法中的核心域运算之一。该文对现有的素数域GF(p)上的模逆算法进行了改进和优化,得到了适合软硬件实现的快速算法,尤其利于快速高效的超大规模集成电路(VLSI)实现。改进后的新算法运算简单,只需用普通加减法操作,不需要模运算和任何操作数的乘法或除法,其全部运算的完成仅需一个加法器。该文同时给出了新算法的一个VLSI实现,结果显示新算法的硬件实现在速度和资源开销两方面均具有良好特性。     

逆变器消谐方程实时求解中矩阵求逆与ASIC实现

在运用同伦算法进行逆变器PWM消谐方程实时求解过程中,矩阵求逆是关键.通过对上三角矩阵求逆算法的研究,提出了一种适合ASIC实现的基于二维心动阵列的矩阵求逆并行结构.运用硬件描述语言(VHDL)对其建模,并通过Synopsys的Design Compile综合和Cadence的NC-Sim对其进行综合后仿真.仿真结果表明,该并行结构能够在2n 1个时钟周期内完成n阶矩阵求逆,而传统的串行计算至少需要n3个时钟周期.     

一种快速锁定数控锁相环

提出了一种快速锁定数控锁相环结构.该锁相环具有频率捕获模式和相位捕获模式2种工作模式.在频率捕获模式,通过提出的一种新的算法,可以迅速缩小参考时钟和反馈时钟之间的频率差.在相位捕获模式,数控锁相环能够达到更精确的相位锁定.为了验证提出的数控锁相环结构和算法,该数控锁相环电路采用SMIC0.18μm logic1P6M CMOS工艺实现,面积为0.2mm2,频率范围为48~416MHz.实测结果表明,数控锁相环只需要2个参考时钟周期就锁定在376MHz.数控锁相环锁定后功耗为11.394mW,峰峰值抖动为92ps,周期抖动为14.49ps.     

嵌入式RSA加解密处理器

RSA加密是一个运算密集的过程 ,为了 CPU能实时进行处理 ,设计了一种嵌入式 RSA处理器 ,它可以在外部微处理器的控制下完成 RSA加解密运算。设计中采用了适合硬件实现的 CIOS方法 ,在保持硬件规模较小的同时加速模乘运算速度。在设计中还采用了窗口法减少模幂运算过程中所需进行的模乘运算次数 ,大大提高了处理速度。在电路的控制逻辑中 ,采取了流水线操作 ,进一步提高了处理速度。在 2 0 MHz的时钟频率下 ,该处理器完成 10 2 4bit的模幂运算最多只需 16 0 ms。电路规模约为 2 6 0 0 0等效逻辑门 ,适合用于各种嵌入式系统中     

使用优化的CIOS算法的模运算处理器

为以较小的面积代价实现RSA公钥密码算法及其他一些算法所需的求模、模加、模乘、模幂等运算,该文设计了一种可作为协处理器使用的模运算处理器.运算数据的长度可变,范围从256b到2 048b.采用优化的CIOS(coarselyintegrated operated scanning)算法以加快模乘的速度.充分的流水线设计使得时钟频率可达60MHz,在该工作频率下完成1 024b模幂的时间为57ms.除RAM外的核心电路仅含16 000等效门,在0.35 μm CMOS工艺条件下,包含RAM的电路总面积仅为3.31mm2.该处理器适合用于嵌入式系统,尤其是面积局限性高的系统.     

素数域椭圆曲线密码点乘的高性能硬件实现

素数域的椭圆曲线密码（elliptic curve cryptography,ECC）被广泛应用于物联网安全设备中.针对这些具有有限硬件资源,同时也需要较高计算速度的安全设备,本文提出了一种基于改进Left-to-Right点乘算法的素数域ECC点乘高性能硬件结构.利用模块的复用与指令ROM减少了硬件资源消耗,并通过高位宽的算术逻辑单元提高了点乘计算的速度.在Virtex-5 FPGA上实现的资源使用量为2 684 LUT,16 DSP,4 BRAM,时钟频率达到150.2 MHz,完成一次点乘计算需要4.24 ms,综合的性能指标大于其他已有的素数域ECC点乘高性能硬件设计.      

CMAC辨识的CMYK到CIE L*a*b*颜色空间转换模型的研究

为了解决设备相关颜色空间CMYK与设备无关颜色空间之间的相互转换问题,利用小脑模型神经网络(cerebellar model articulation controller, CMAC)高度非线性拟合能力,研究CMYK颜色空间与CIE L*a*b*之间的转换关系,研究结果显示该方法具有结构简单,易于软件和硬件的实现,将IT8.7/3标准色靶文件中104个专业色块值作为检验样本,检验样本的平均色差为1.6,完全适用于两种不同颜色空间之间的转换过程.      

Zn2+对果蝇生育力和寿命及抗氧化能力的影响

为了研究Zn~(2+)对果蝇生育力和寿命及抗氧化能力的影响。以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究动物,用生存实验来考查不同浓度的Zn~(2+)处理果蝇,研究果蝇F1-F4代生育力和寿命的变化,雌、雄果蝇数量的变化,抗氧化酶SOD、CAT的活力及MDA含量的变化。结果显示:添加Zn~(2+)浓度为1.0 g/mL可以使F1-F4代雌、雄果蝇世代生育力增强,寿命延长,而在Zn~(2+)浓度为2.0×10-3g/mL时果蝇体内MDA含量大量积累,SOD和CAT活性急剧降低,使果蝇提前衰老、死亡并且降低或丧失生殖能力,而Zn~(2+)对果蝇性别分化影响不大,总体接近于1:1。因此,适当浓度的Zn~(2+)可以延长果蝇寿命,增强其生殖力,提高抗氧化能力。     

Mining rice new germplasm containing S5n gene by functional molecular marker and sequencing

Inter-subspecific hybrids between indica and japonica varieties yield strong biological heterosis, but it is difficult to utilize the hybrids directly in commercial production due to sterility of F1. A special gene S5^n may overcome the hybrids sterility, which is caused by the interaction between S5 loci. Recently, S5^n had been cloned, and it was revealed containing a large DNA deletion sequence that made the gene nonfunctional, compared to S5^i or S5^j. We designed a pair of primers flanking the deletion sequence of Ssn, and then applied to distinguish the varieties with S5^n or non-S5^n, convincing result suggested that the primers could be served as functional molecular marker to efficiently identify the new germplasm with S5^n, Using the functional marker, we surveyed 197 varieties from China National Micro-core Rice Collection, and found ten of which represented S5^n including following varieties： Haobuka, Sanbangqishiluo, Mubanggu, Xiaohonggu, Mowanggu＇neiza, Laozaogu, Fanhaopi, Feie＇nu02, Baoxie-7B, Teqingxuanhui. Among them, two varieties Sanbangqishiluo and Laozaogu was previously reported to contain S5^n gene. Further sequence analysis on the DNA sequence covering both sides of deletion in S5^n of the 10 varieties confirmed that the detected sequences in above varieties was identical with those of varieties containing S5^n, such as 02428 and Linglun. These results suggested that the gene in S5 locus of the ten varieties was also nonfunctional and it proved the presence of S5^n gene.     

GeLi62+团簇的结构及储氢性能研究

利用密度泛函B3LYP理论在6-311+G(d,p)基组水平上研究四价锗负离子经过6个一价锂正离子修饰后的结构和电子特征,并计算了H2分子在其表面的吸附行为,进而研究其储氢性能。结果表明,由6个Li离子修饰锗离子形成GeLi_6~(2+)团簇结构具有较高的动力学稳定性。GeLi_6~(2+)团簇表面最多能够有效吸附18个氢分子,其质量密度为24.10wt%。H2分子与GeLi_6~(2+)团簇的相互作用能量范围为2.14～4.004k Cal.mol-1。储氢性能研究表明GeLi_6~(2+)团簇在储氢领域有望具有良好的应用前景。     

Cu2+对两种海洋微藻生长和叶绿素荧光特性的影响

运用水样叶绿素荧光仪(WATER-PAM)研究Cu2+胁迫下,湛江叉鞭金藻(Dicrateria zhanjiangensis)和球等鞭金藻3011(Isochrysis galbana MACC/H59)叶绿素荧光特性的变化,同时监测微藻的生长情况.结果就叶绿素荧光参数而言,湛江叉鞭金藻和球等鞭金藻3011的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/F0,Yield和ETR均随着Cu2+浓度的增大而明显降低;就生长情况而言,随着Cu2+浓度的增大,两种海洋微藻细胞密度的增长明显变缓.在24 h时Cu2+对湛江叉鞭金藻的毒性大于球等鞭金藻3011,48～96 h时Cu2+对球等鞭金藻3011的毒性大于湛江叉鞭金藻,Cu2+的毒性随着胁迫时间的延长而逐步增大.     

BLim1/2+(m=6、7)团簇的结构及储氢性能的研究

为开发新型储氢材料提供更为丰富的理论基础,采用B3LYP泛函在6-311++G(d,p)基组水平上对BLi₆⁺超碱团簇和BLi₇²⁺超碱土团簇的稳定性结构、电荷分布等方面进行理论研究,进而研究团簇的储氢性能。结果表明：两个离子团簇均比它们所对应的中性团簇均具有较高的动力学稳定性。两个离子团簇中的每个Li原子同时有效吸附2个氢分子,BLi₆⁺团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为0.969~2.162kCal/mol,储氢质量分数达31.56wt%。而BLi₇⁺团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为1.764~3.714kCal/mol,储氢质量分数达32.21wt%。它们的储氢性能表明BLi₆⁺团簇和BLi₇²⁺团簇均有望成为良好的储氢媒介。     

含Sr2+和Bi3+有机杂化体的合成及其光降解罗丹明B

采用溶剂热法在N,N-二甲基甲酰胺溶液中合成了不同摩尔比例的SrCl_2和Bi(NO_3)_3(分别为5%,10%,30%,50%,80%)与对苯二甲酸形成的含Sr~(2+)和Bi~(3+)有机杂化体,并在紫外可见光照射下对其进行了罗丹明B降解活性的评价.结果表明:杂化体在紫外可见光下对RhB降解活性良好,其中SrCl_2摩尔比例10%掺杂的催化剂光降解活性最佳,这归结于其在紫外区域对光有很好的吸收及光生电子和空穴能有效地分离.双金属离子能协同调节有机杂化体的光催化活性.     

The concentration quenching characteristics of 5D3-7FJ and 5D4-7FJ (J=0―6) transitions of Tb3+ in YBO3:Tb3+ phosphor

The photoluminescence quenching behaviors of ^5D3-^7Fj and ^5D4-^7Fj （J = 0—6） transitions of Tb^3＋ in YBO3：Tb under 130—290 nm excitation were systematically investigated. The results revealed that the quenching concentrations of both ^5D3-^7Fj and ^5D4-^7Fj transitions of Tb^3＋ in YBO3：Tb were mainly dependent on excitation wavelength. Particularly, the quenching concentrations of ^5D4-^7Fj transitions of Tb^3＋ under 130—290 nm excitation were correlated with excitation bands of YBO3：Tb. The quenching concentrations of ^5D3-^7Fj transitions remained at low concentration （2%） under 186—290 nm excitation and then increased gradually with energy of incoming excitation photon when excited at 130—186 nm. This dependence should be involved in their excitation mechanisms and quenching pathway in particular excitation region.[第一段]     

Research and design of reconfigurable composite field multiplication in symmetric cipher algorithms

The composite field multiplication is an important and complex module in symmetric cipher algorithms, and its realization performance directly restricts the processing speed of symmetric cipher algorithms. Based on the characteristics of composite field multiplication in symmetric cipher algorithms and the realization principle of its reconfigurable architectures, this paper describes the reconfigurable composite field multiplication over GF((2~8)~k)(k=1,2,3,4) in RISC(reduced instruction set computer) processor and VLIW(very long instruction word) processor architecture, respectively. Through configuration, the architectures can realize the composite field multiplication over GF(2~8), GF((2~8)~2), GF((2~8)~3) and GF((2~8)~4) flexibly and efficiently. We simulated the function of circuits and synthesized the reconfigurable design based on the 0.18 μm CMOS(complementary metal oxide semiconductor) standard cell library and the comparison with other same kind designs. The result shows that the reconfigurable design proposed in the paper can provide higher efficiency under the premise of flexibility.