公鑰密碼算法研究及關鍵模塊設計驗證.pdf

1、隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術的突飛猛進，信息網(wǎng)絡已經(jīng)成為當今社會發(fā)展的重要保障。隨之而來的網(wǎng)絡信息安全問題日益成為關系國家安全和社會穩(wěn)定的重大課題。密碼學和密碼技術作為保障信息網(wǎng)絡安全的核心技術成為信息安全領域研究的熱點，基于硬件實現(xiàn)的公鑰密碼芯片研究具有迫切的現(xiàn)實意義。本文通過深入研究當前公鑰密碼領域應用最為廣泛的DH，RSA等算法，總結(jié)出共同的模乘模冪關鍵算法模塊，重點從對該關鍵模塊以及系統(tǒng)的設計和驗證兩方面開展研究工作。
　　

2、在設計方面，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。在此模乘模塊基礎上設計的模冪模塊，采用全并行運算流程，有效避免長進位鏈和中間結(jié)果轉(zhuǎn)換問題，顯著提高模冪運算效率。在模乘模冪關鍵模塊數(shù)據(jù)通路的基礎上，設計了模乘控制單元、模冪控制單元、片內(nèi)存儲單元、輸入輸出接口單元等模塊，組成一個較為完整的公鑰密碼算法模乘模冪處理系統(tǒng)。
　　 在功能驗證方面，采用基于System

3、 Verilog的VMM現(xiàn)代驗證架構(gòu)，搭建層次化驗證平臺，引入約束隨機激勵生成、覆蓋率、斷言、VIP驗證部件等先進驗證方法，開發(fā)各個模塊的測試用例，完成功能驗證。同時，細化功能點定義，基于覆蓋率屬性和覆蓋率組方式實現(xiàn)功能點覆蓋率模型。
　　 最后給出該系統(tǒng)在RSA密碼算法應用中的仿真實例，綜合結(jié)果及性能分析。該設計與實現(xiàn)技術無關，同時適合FPGA和ASIC實現(xiàn)，完成一次標準1024位RSA加密運算僅需9836個周期，加密速率提高