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采用ECC算法的加密芯片设计

作　者: 华大芳
导　师: 刘声雷
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: Xilinx FPGA 有限域 VHDL ECC 椭圆曲线公钥
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 293次
引　用: 1次
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内容摘要

随着信息时代的到来,计算机网络已成为人们进行信息交流的主要手段之一。但由于计算机网络的固有弱点——开放性,使得传统的物理措施和人员管理措施难以抵御计算机网络上不断增加的各种安全侵害,因此密码技术在实现网络安全方面已被作为重要的手段。椭圆密码体制是已知的所有公钥密码体制中比特强度最高的一种,同时它还具有对时间和空间资源要求不高的优点。本文主要研究基于有限域GF((2~n)~m)上的椭圆曲线加密算法(ECC)的硬件设计。由于这是一种较新的加密算法,本文的研究是基于可编程逻辑器件(FPGA)的设计。FPGA能够兼顾速度和灵活性,并能并行处理多路信号,实时性能能够预测和仿真,为芯片开发提供了便利的开发条件。设计结构以VHDL语言描述,采用Xilinx FPGA。并在有限域上以不同的点和不同的时序加以验证。论文中安全芯片的设计工作,不仅对于我国微电子设计领域提供了创新性的见解和新的理论依据,而且对于我国的信息产业安全提供了新的保障,具有一定的现实意义。

全文目录

第一章绪论  12-17
  1.1 密码技术概述  12-13
  1.2 几种加密算法的比较  13-15
  1.3 国内外研究概况及发展趋势  15-17
第二章 ECC硬件加密原理  17-23
  2.1 椭圆曲线  17
  2.2 有限域与基  17-18
  2.3 椭圆曲线上的计算  18-21
  2.4 ECC加密算法的实现  21-23
第三章芯片的总体结构  23-29
  3.1 静态结构  24
  3.2 存储元  24-25
  3.3 数据/地址选取  25-27
  3.4 数据路径要求  27-29
    3.4.1 组合延迟的构成  27
    3.4.2 系统时序分析  27-29
第四章算法层  29-33
  4.1 乘法的硬件实现  29-30
  4.2 加法的硬件实现  30-32
  4.3 状态机编码技术  32-33
第五章域操作层  33-46
  5.1 Double时序运算  33-39
    5.1.1 预计算阶段  34-36
    5.1.2 计算阶段  36-39
  5.2 加法时序操作  39-46
    5.2.1 预计算阶段  39-42
    5.2.2 计算阶段  42-46
第六章加密层  46-49
  6.1 点乘法运算  46-47
  6.2 状态机编码  47
  6.3 点乘法运算的复杂性  47-49
第七章测试结果与时序分析  49-58
  7.1 概况  49
  7.2 工具  49-50
  7.3 模块时序和面积分析  50-55
    7.3.1 模块时序和面积输出结果  50-53
    7.3.2 时钟控制元素  53-55
  7.4 系统  55-58
第八章结束语  58-59
附录 A  59-63
附录 B  63-69
参考文献  69-70

采用ECC算法的加密芯片设计

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