2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著電子商務的發(fā)展,出現(xiàn)了智能卡、電子鑰匙USB KEY等,廣泛應用于交通、身份認證等領域,極大的方便了人們的工作和生活。RSA是目前應用最廣泛的公開密鑰算法,在智能卡等小型移動設備中實現(xiàn)RSA密鑰算法,具有十分重大的意義。本設計的設計目標定義為面向低端,兼顧小面積和高性能,設計內(nèi)容是包括RSA IP核設計和RSA密鑰生成在內(nèi)的一整套RSA算法解決方案。為保證安全性,可支持密鑰長度要達到2048比特。本文首先對RSA加解密算法進行了深入

2、分析,確定使用RL方式的二進制掃描算法實現(xiàn)模冪,使用Montgomery CIOS算法實現(xiàn)模乘,詳細分析算法參數(shù)的選擇,并對模平方等算法進行優(yōu)化。通過軟件建模,明確了算法實現(xiàn)的層次,為硬件實現(xiàn)奠定了良好的基礎。 在IP核設計中,根據(jù)設計目標選擇32位高基模乘器作為核心硬件結構。之后合理劃分層次模塊,根據(jù)算法優(yōu)化控制邏輯。在模乘器數(shù)據(jù)通路中,使用兩級流水線,4-2壓縮器等技術縮短關鍵路徑,并使用兩倍于模乘器字長的TSRAM存儲運算

3、中間結果,進一步提高了硬件利用率。存儲系統(tǒng)使用5個SRAM存儲操作數(shù)、中間結果和最終結果,有效縮小IP面積;用反相時鐘技術和高效的存儲策略,將其他模塊與存儲系統(tǒng)交互的開銷降到最低。最終使IP核實現(xiàn)小面積、高性能,在100Mhz時鐘下,2048位模冪(操作數(shù)長度均為2048位)的速度約為3.7次/秒,1024位模冪速度約為33次/秒,性能優(yōu)良。IP核支持大于32位,小于2048位的模冪和模乘運算,采用通用接口設計,利于SOC集成,且具備密

4、鑰保護功能,操作簡便。為了達到商用標準,本設計對RSA IP核進行了嚴格的測試驗證,包括功能測試、性能測試和壓力測試。遵循經(jīng)典ASIC設計流程,搭建符合C*Bus總線時序的仿真環(huán)境,做綜合,靜態(tài)時序分析,形式驗證,以及版圖設計。本設計在smic 0.18um工藝下最終版圖面積小于1mm2,在100Mhz時鐘下滿足前端定義的時序約束。由于RSA密鑰更換頻率較低,為了節(jié)省硬件資源,采用嵌入式軟件的方式實現(xiàn)RSA密鑰生成算法。本設計使用的算法

5、用于生成1024位和2048位RSA密鑰,基于國產(chǎn)32位CPU核(C*CORE C340),使用硬件真隨機數(shù)發(fā)生器HRNG和RSA協(xié)處理器進行硬件加速。通過對算法原理和步驟進行深入分析,提出生成素數(shù)的三個步驟:隨機產(chǎn)生奇數(shù)候選數(shù),預篩選,素性測試。通過研究和優(yōu)化預篩選算法,大大提高了產(chǎn)生素數(shù)的效率。分別使用Euclid算法和擴展Euclid算法求解最大公約數(shù)和模逆。最后根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點對整個算法進行了優(yōu)化,測試結果與同類產(chǎn)品相比有一

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