CPU-GPU協(xié)處理下分組密碼工作模式的研究.pdf

1、自NVIDIA發(fā)布第一款GPU（Graphic Processing Unit）以來，GPU的發(fā)展一直保持很高的速度，隨著以CUDA(Compute Unified Device Architecture)為代表的GPU通用計算API（Application Programming Interface）的普及，GPU在計算機(jī)中的作用將更為重要，GPU的含義已經(jīng)從圖形處理器擴(kuò)展為通用處理器(General Purpose Unit)。利用

2、GPU的強(qiáng)大計算能力，能為大數(shù)據(jù)的處理提供新的解決方案。
　　信息時代的發(fā)展中數(shù)據(jù)安全有著重要地位，其中對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的重要手段是進(jìn)行加密，但是在明文與密文的轉(zhuǎn)換過程中，需要大量的運(yùn)算。當(dāng)對大量數(shù)據(jù)加解密時，對CPU提出較高的要求。因此，將加密解密過程中最耗時間的部分交給GPU完成，能有效提高加密的效率。國內(nèi)外對運(yùn)用GPU加速密碼算法做了大量研究都表明了GPU能對密碼算法進(jìn)行有效加速，但是它們都是針對具體的分組密碼算法而言，缺少對

3、CPU/GPU協(xié)處理下分組密碼工作模式的深入描述，有時甚至無法得到滿意的結(jié)果。因此，研究CPU/GPU協(xié)處理下的分組密碼工作模式有重要意義。
　　目前，分組密碼工作模式是利用分組密碼解決實(shí)際問題的密碼方案，好的模式可以彌補(bǔ)分組密碼的缺陷，不好的工作模式可能帶來隱患。大部分傳統(tǒng)分組加密模式不能有效應(yīng)用于GPU上。本文基于CUDA并行技術(shù)，重點(diǎn)研究了CPU/GPU下加密工作模式的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)。主要研究包括:(1)研究了傳統(tǒng)GPU通用計算

4、的處理流程，分析了傳統(tǒng)GPU通用計算應(yīng)用領(lǐng)域受限的原因，重點(diǎn)研究了CUDA計算架構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)平臺的體系架構(gòu)，為后續(xù)工作打下研究架構(gòu)基礎(chǔ)。(2)研究及分析基本分組密碼工作模式，分析其在CPU/GPU協(xié)處理下的并行化模式，對比實(shí)驗(yàn)得出相關(guān)結(jié)論。(3)在CPU/GPU協(xié)處理下，以CBC為實(shí)驗(yàn)對象，提出結(jié)合混沌算法的RCBC模式，基于CUDA計算架構(gòu)設(shè)計了該模式到CUDA的映射方案，從算法實(shí)現(xiàn)的高性能角度出發(fā)，討論模型中采用的優(yōu)化技術(shù);并通過實(shí)驗(yàn)