可配置SHA-2系列算法和SHA-3(BLAKE-32)算法的硬件實現(xiàn).pdf

1、近年來,隨著互聯(lián)網的普及和廣泛應用,無論是在線購物、網上銀行、收發(fā)e-mail,還是在其它對安全性要求很敏感的數字通信領域,加密技術已經成為了保證數據傳輸私密性的一個重要工具。針對此類問題,美國國家標準技術研究所(NIST)和美國安全局(NSA)先后公布了SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512算法,并且對SHA-3系列算法進行了公開甄選。但是,由于數字通信領域的飛速發(fā)展,對哈希算法的要求越來越高,并且

2、對于同一系統(tǒng)對安全性可能有著不同的要求。而且,當今SHA散列函數的軟件實現(xiàn)已經不能滿足應用的需求。因此對于哈希系列函數的硬件實現(xiàn)成為了研究的重點。
　　本文首先分析和介紹了SHA-2系列算法和BLAKE系列算法的原理,比較了前人的一些工作。由于同一系統(tǒng)對安全性可能有著不同的要求,本文采用了一種可配置SHA-2系列算法的硬件結構,在此結構中根據安全性的需要可以靈活選擇SHA-2系列算法中的任意一個算法,此外還采用了“折疊結構”對該硬

3、件結構的核心部分進行了優(yōu)化,提高了工作頻率并且減小了面積。對BLAKE-32算法采用了一種適用于高速和面積有限環(huán)境的[4G]硬件結構。
　　基于本文采用的兩種硬件結構,論文采用自頂向下的設計方法,用Verilog硬件描述語言完成了可配置SHA-2和BLAKE-32硬件電路的RTL(Register Transfer Level code)設計。使用EDA工具對其實現(xiàn)代碼進行了邏輯功能仿真和驗證,并且選擇了Xilinx器件在FPGA