【摘 要】
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目前以高密度FPGA为基础的可重构计算发展迅速,它结合了基于微处理器的软件灵活适应性和专用ASIC硬件处理的高效性,已经在信息处理领域取得了广泛的应用。现代信息安全的核心
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目前以高密度FPGA为基础的可重构计算发展迅速,它结合了基于微处理器的软件灵活适应性和专用ASIC硬件处理的高效性,已经在信息处理领域取得了广泛的应用。现代信息安全的核心是密码算法,本文主要研究了RSA和椭圆曲线密码ECC这两种典型的公钥密码算法的可重构硬件设计。本文的主要研究工作包括:(1)分析了RSA和ECC算法,探讨了算法硬件实现的关键技术;(2)针对密码算法的处理具有较高的运算强度和计算复杂度的特点,设计了阵列处理结构,实现核心运算算法到计算结构的空间映射,通过构成阵列、并行流水线式的处理结构,匹配密码算法的运算模式,力求达到算法与硬件处理结构的最佳匹配。实验结果表明可以获得较高的并行处理能力和计算效率;(3)本文提出了一种具有可配置性的RSA密码系统的详细设计方案并详细设计了各个功能模块;采用改进的Montgomery模乘算法,实现了模位数为64,128,256,512位的数据加密;系统可以支持不同的模位数,密钥长度和加解密速度,可以适应不同的应用要求;(4)研究了有限域GP(2m)上的ECC核心运算模块:有限域上的模乘、模除运算以及群运算层上的快速点乘算法;并将核心子算法在可重构硬件上映射实现。分析和验证结果表明ECC设计功能正确;(5)基于可重构硬件实验平台设计实现了RSA和ECC公钥密码硬件加解密系统,并从加解密结果,运算所需的时钟频率和速度,以及硬件资源情况,对系统性能进行了评估。
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