公鑰密碼算法研究及關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)驗(yàn)證.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重要保障。隨之而來(lái)的網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題日益成為關(guān)系國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定的重大課題。密碼學(xué)和密碼技術(shù)作為保障信息網(wǎng)絡(luò)安全的核心技術(shù)成為信息安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，基于硬件實(shí)現(xiàn)的公鑰密碼芯片研究具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)深入研究當(dāng)前公鑰密碼領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的DH，RSA等算法，總結(jié)出共同的模乘模冪關(guān)鍵算法模塊，重點(diǎn)從對(duì)該關(guān)鍵模塊以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩方面開(kāi)展研究工作。
　　

2、在設(shè)計(jì)方面，提出了一種新型基4的Montgomery模乘算法及其優(yōu)化的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)算法迭代次數(shù)減少50％左右。在此模乘模塊基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的模冪模塊，采用全并行運(yùn)算流程，有效避免長(zhǎng)進(jìn)位鏈和中間結(jié)果轉(zhuǎn)換問(wèn)題，顯著提高模冪運(yùn)算效率。在模乘模冪關(guān)鍵模塊數(shù)據(jù)通路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了模乘控制單元、模冪控制單元、片內(nèi)存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口單元等模塊，組成一個(gè)較為完整的公鑰密碼算法模乘模冪處理系統(tǒng)。
　　 在功能驗(yàn)證方面，采用基于System

3、 Verilog的VMM現(xiàn)代驗(yàn)證架構(gòu)，搭建層次化驗(yàn)證平臺(tái)，引入約束隨機(jī)激勵(lì)生成、覆蓋率、斷言、VIP驗(yàn)證部件等先進(jìn)驗(yàn)證方法，開(kāi)發(fā)各個(gè)模塊的測(cè)試用例，完成功能驗(yàn)證。同時(shí)，細(xì)化功能點(diǎn)定義，基于覆蓋率屬性和覆蓋率組方式實(shí)現(xiàn)功能點(diǎn)覆蓋率模型。
　　 最后給出該系統(tǒng)在RSA密碼算法應(yīng)用中的仿真實(shí)例，綜合結(jié)果及性能分析。該設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)無(wú)關(guān)，同時(shí)適合FPGA和ASIC實(shí)現(xiàn)，完成一次標(biāo)準(zhǔn)1024位RSA加密運(yùn)算僅需9836個(gè)周期，加密速率提高