分组密码算法矩阵乘法运算的设计原理

通过分析分组密码算法中矩阵乘法运算的设计原理和特点, 结合逻辑电路结构特征, 提出一种可重构矩阵乘法硬件架构的设计原理及方法. 电路模拟结果显示, 按此原理设计的运算电路在保持运算电路高效性的同时, 提高了硬件电路的灵活性.     

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。     

面向嵌入式处理器的优化Montgomery模乘算法

针对嵌入式系统中频繁的内存存取影响Montgomery模乘算法效率的问题,提出了一种优化的分离连续操作数缓存算法。该算法基于连续操作数缓存算法并进行优化,应用于计算多精度乘法和约减两部分,将整个计算分块使得每块内操作数只被加载一次;为了不破坏操作数加载的连续性,在多精度乘法和约减之间采用分离集成的方式;通过动态地使用寄存器和有效的缓存操作数来减少嵌入式系统中算法使用内存存取操作的总量,实现提高模乘算法效率的目的。实验结果表明:在使用MIPS64架构的处理器上,当模数为1 024bit时,与应用广泛的粗粒度集成操作数扫描算法相比,该算法的效率提高了4.17%。在嵌入式系统中,可将该算法应用于公钥密码体系中的模乘运算,在提高模乘效率的同时提高公钥密码算法的运算效率。     

JPEG编码算法的DSP优化实现

文章介绍 JPEG编码的 DSP实现 ,且着重讨论 DCT快速算法和 DCT系数量化的快速实现 ,将 8点 DCT分解为蝶形运算和乘法累加运算两级结构 ,利用 DSP的乘法累加指令和双字加 /减法指令快速实现 DCT。用小数乘法运算代替 DCT系数量化的除法运算 ,快速实现了量化操作 ,JPEG算法用汇编语言编程实现 ,编译后的可执行代码仅 2 k字     

一种并行的有限域乘法器结构

提出了一种并行的有限域GF(2^m)乘法器结构．有限域乘法由多项式乘法和模不可约多项式f(x)两步实现．把多项式被乘数和乘数各自平分成3个子多项式,多项式乘法由子多项式的乘法和加法实现．当多项式的度m=500时,与传统的Mastrivito多项式乘法相比,所提出的多项式乘法结构可以减少33．1％的异或门,减少33．3％的与门．为了简化,采用特殊不可约多项式来产生有限域,此有限域乘法器结构适合高安全度的椭圆曲线密码算法的VLSI设计．     

基于FPGA的双线性对密码算法并行架构设计

为提高双线性对加密算法在密码芯片中的执行速度,设计并实现了1种面向双线性对加密运算的并行硬件处理架构.该架构中运算单元由2个同步运行的算术核构成,实现了对双线性对算法中有限域运算的并行处理,提高了硬件资源的复用率.设计采用Verilog HDL编码,并基于FPGA实现.与传统方案相比,该方案在满足安全性的条件下实现了较快的速度和较小的面积,能够满足安全密码芯片的应用要求.     

面向分组密码算法的高面积效率可重构架构

为了提升安全应用中分组密码算法的面积效率,提出了一种基于粗粒度可重构计算的硬件架构.在可重构架构设计过程中采用了2种优化方案,即利用Benes网络优化可重构计算阵列的层间互联和基于配置信息的使用频度优化配置信息的组织方式.实验结果表明:采用基于Benes网络的层间互联方案后,可重构阵列中层间互联的面积开销减少了51.61%;采用基于使用频度的配置信息层次化组织方式后,AES分组密码算法和DES分组密码算法的配置时间分别缩短了80%和88%,配置时间占总时间的百分数分别下降了42%和39%.这2种分组密码算法在该可重构架构上实现的面积效率为同类架构的3.95和1.51倍.因此,所提的2种优化方案能够有效降低面积开销,提高可重构架构的性能,有助于分组密码算法高面积效率的实现.     

面向移动商务的分组密码算法

设计了一种新的分组密码算法,该算法利用矩阵乘法的扩散作用与专门设计的一种矩阵运算的混乱作用实现对信息的加密．算法有较高的安全性,能够抵抗现有的密码分析方法,它既适合字母文字信息的加密,也适合非字母的中文信息对称加密．算法所需代码少、计算量小,能够嵌入到移动电话等移动数字设备中,对移动电子商务信息安全具有一定的实际意义．     

基于粗粒度可重构处理器的浮点乘加算法

在粗粒度可重构处理器中,往往采用以定点代替浮点或嵌入专用的浮点计算单元的方式来处理应用中的浮点运算,从而导致在面对大动态范围运算时精度不够,造成系统面积与功耗的增加.本文提出了一种在通用粗粒度可重构处理器上用定点运算单元实现浮点乘加运算的方法,采用8个可重构处理单元实现1次乘或加的浮点运算,该方法不仅兼容了IEEE-754的单精度浮点标准而且没有增加任何浮点运算硬件.在模拟器上对系统性能进行测试,使用本文的方法,在通用粗粒度可重构处理器上实现浮点乘法运算性能提升2.09倍,浮点加法运算性能提升1.68倍.     

分组密码算法的研究与实现

研究了DES算法用差分分析法易破译和3-DES算法效率低的弊端,提出了利用Rijndael算法来实现对任意文件的加密.该算法采用bbck结构和S-盒采用有限域GF(28)中的乘法逆运算,提高了安全性和效率.大量的测试结果表明,该算法与其他分组密码算法相比更安全、效率更高等特点.该文给出了DES算法的数学表达式.     

格密码关键运算模块的硬件实现优化与评估

为提高格密码在实际应用中的运算效率,提出一种格密码中多项式乘法运算的优化实现技术.该技术采用乒乓结构存储多项式系数,用以提升存取带宽,通过消除预缩放运算,减少10.5％的模乘运算和16.7％的存储空间占用,采用移位寄存器和三输入加法器的结构,有效地减少逻辑资源占用.同时,设计具有可选层级的流水线结构,使多项式乘法中的蝶...     

基于Amdahl定律的分组密码并行处理模型研究

为进行分组密码并行处理的理论研究和定量分析,构建了基于Amdahl定律的分组密码并行处理模型.通过引入分组内数据级并行性、分组内指令级并行性、分组间数据级并行性和分组间指令级并行性等并行性,建立了分组密码的多维度并行处理模型,研究了算法参数和并行参数对分组密码处理性能的影响.结果表明,并行比例大的算法其性能提升空间较大,且开发任一并行性都能够提升密码运算性能;但对于具体的应用场景,需要根据算法结构、工作模式等来进行合理的资源配置和并行性开发;该模型能够为分组密码算法的并行处理架构设计、资源配置和并行性开发等提供理论依据和指导原则.      

面向分组密码处理的可重构分簇式架构模型及其任务映射技术研究

提出了一种基于Crossbar互连的可重构分簇式分组密码处理模型RCCPA和面向RCCPA的任务映射方法.所建立的任务就绪列表避免了任务划分的死锁问题,通过开发分组密码组间并行及组内流水特性,提高了RCCPA架构的单元利用率和密码处理性能.在RCCPA架构上使用自动化映射方法适配了AES/DES/IDEA等密码算法,结果表明,该模型与方法有效提高了分组密码算法的处理性能.     

基于AES算法和改进ECC算法的混合加密方案

高级加密标准(AES)和椭圆曲线密码算法(ECC)是对称加密技术和非对称加密技术中的重要算法.首先对AES算法和ECC算法进行了讨论,在对影响ECC算法效率的因素模逆操作进行了改进,提出基于AES算法和改进ECC算法的混合加密方案.该方案具有运算速度快,安全性能高的优点,具有很好的实用性.     

RSA密码算法的安全及有效实现

 RSA密码算法的实现电路易受到诸如能量分析、时间分析等旁门攻击。综述了RSA密码算法中模幂运算的主要攻击方法及其防御措施。针对模幂运算的软件实现和硬件实现,提出了基于随机概率的软件实现防御措施和基于模幂指数三进制表示的硬件实现防御措施。两种防御措施较之前的防御措施在安全性和效率方面都有显著的提高。两种防御措施具有通用性,可移植到ECC中的标量乘法运算中去。     

基于FPGA可重构的通用密码算法平台设计

针对数据加密和安全通信的大量应用,提出了基于FPGA可重构的通用密码算法平台设计方案,通过设计可重构基本算法单元,实现对多种常用密码算法可重构设计.重点研究了可重构密码算法平台的设计方法、实现过程以及组成结构.应用AES、RSA等典型密码算法进行测试,结果表明可重构密码算法具有较强通用性,综合资源利用率可提升大约27％.     

用于物联网的可重构的祖冲之密码算法的硬件设计

针对应用在资源有限的物联网中的祖冲之(ZUC)256密码算法,本文介绍了一种资源优化的ZUC-256密码算法的硬件实现方案,设计了面向资源优化的循环型ZUC-256密码算法的硬件架构和基于块随机存取存储器(BRAM)的可重构S盒(S-box)单元,从而有效地降低了资源消耗。硬件方案在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)上进行了硬件验证,结果表明本文资源优化的循环架构中的各个硬件开销相比已有的方案有明显的降低。     

一类具有三方见证能力的HILL密码体系

通过求解有限域中的逆二次特征问题,设计了一类具有三方见证能力的HILL密码体系(QHILL),该密码体系动态构造密钥矩阵,增强了安全性,通信双方参与构造密钥矩阵,增强了不可抵赖性,组织者参与且见证构造密钥矩阵,增强了不可伪造性.数值实验说明了该密码体系的可行性,且算法简练,便于固化为硬件,可重复使用,能适应现代密码体制的需求.     

一种新的等价于多项式离散对数的公钥密码体制研究

有限域上的离散对数问题是公钥密码设计的重要研究内容之一.文中通过对有限域上不可约多项式性质的进一步研究,得出不可约多项式与其诱导出的友矩阵周期的相关定理,并利用有限域同构的性质构造了一种新的类ELGamal公钥密码体制.经论证,该方案的安全性等价于求解有限域上多项式离散对数问题的难解性.同时,分析了方案的加解密算法的性能,并进行了优化.新公钥体制下的密文膨胀率近似为1,在加密大批量数据时有较高的效率.     

二进制扩域中基于优化正规基的乘法算法及其应用

椭圆曲线密码系统高速实现的关键是点的数乘与加法,实现点的数乘与加法要在基域中做大量的算术运算,其中最耗时的是域元素的乘法。本文给出了一类有限域GF(2m)中乘法的快速实现方法,该方法简单,高效,容易硬件实现。