基于FPGA的輕量級(jí)密碼分析技術(shù)研究.pdf

1、密碼學(xué)分為密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué),兩者雖然是矛與盾的對(duì)立關(guān)系,但是缺一不可。密碼設(shè)計(jì)學(xué)研究隱秘信息的手段和原理,其目的是為了設(shè)計(jì)出安全的加密算法。密碼分析學(xué)旨在尋找密碼算法存在的安全缺陷,對(duì)于信息安全的良性發(fā)展有著推動(dòng)性的價(jià)值和意義。目前已知的密碼分析方法中大多需要較高時(shí)間和空間復(fù)雜度,在沒有超級(jí)計(jì)算機(jī)的輔助下,這些分析方法很難得到實(shí)際應(yīng)用而停留于理論分析。因此,當(dāng)缺乏有效數(shù)學(xué)分析方法破解密碼時(shí),設(shè)計(jì)一種成本低、計(jì)算性能優(yōu)、擴(kuò)展性好的專

2、用密碼分析系統(tǒng),將對(duì)密碼學(xué)的發(fā)展有積極的推動(dòng)作用。
　　FPGA作為可編程邏輯器件已被廣泛用于設(shè)計(jì)硬件加密芯片。依靠 FPGA編程靈活、開發(fā)周期短和并行處理等優(yōu)點(diǎn)來搭建的密碼分析平臺(tái),相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)作為分析平臺(tái)可大大的提高密碼分析效率。
　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA+ARM的密碼分析系統(tǒng),主要完成工作如下:
　　一、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于多片F(xiàn)PGA并行的高速數(shù)字處理系統(tǒng),完成系統(tǒng)控制端和處理端兩部分的硬件原理圖、PCB

3、設(shè)計(jì),并且研究了電路板的電磁兼容性、時(shí)序和信號(hào)完整性等以確保硬件系統(tǒng)工作穩(wěn)定。
　　二、基于ARM設(shè)計(jì)開發(fā)了與硬件平臺(tái)配套的相關(guān)軟件,主要包括:1.ARM作為微控制器實(shí)現(xiàn)FPGA被動(dòng)配置;2.基于LPC1768實(shí)現(xiàn)9位方式多機(jī)通信;3.LCD界面控制等軟件設(shè)計(jì)。
　　三、基于本硬件平臺(tái)利用 Verilog語言分別對(duì)輕量級(jí)分組密碼 EPCBC和流密碼Hitag2實(shí)現(xiàn)了Cube中比特檢測(cè)和窮搜索攻擊算法。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證