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1、分類號:——UDC:留級:——編號:——工學(xué)碩士學(xué)位論文廠93/;383RSA加密算法的IP核研究與實(shí)現(xiàn)碩士研究生:指導(dǎo)老師:學(xué)位級別:學(xué)科、專業(yè):所在單位:論文提交日期:論文答辯日期:學(xué)位授予孽位:況敬波馬光勝教授上學(xué)碩士計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2005年12月2006年1月哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué)碩r學(xué)位論文摘要隨著數(shù)字通信和電子商務(wù)的不斷發(fā)展,人們對信息安全的要求越來越強(qiáng)烈。為了保證信息的安全,人們發(fā)展了各種各樣的密碼體系來防止信息被竊取和篡改。公鑰密碼算法,例如RSA、ECC和DSA等在現(xiàn)代保密體系罩占據(jù)著非常重要的地位。R
2、SA算法是最具有典型意義的公鑰加密算法,目前大多數(shù)采用公鑰密碼進(jìn)行加密和數(shù)字簽名的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)使用的都是RSA算法。RsA算法的安全性是基于大整數(shù)素因子分解的困難性,而大整數(shù)因子分解問題是數(shù)學(xué)上長期的難題,至今沒有有效的方法予以解決,因此RSA算法是公認(rèn)安全度比較高的算法。RSA密碼算法需要進(jìn)行大操作數(shù)的模指運(yùn)算,目前公認(rèn)的模長為512~2048二進(jìn)制位,運(yùn)算強(qiáng)度非常大,用軟件方法實(shí)現(xiàn)會非常慢,因此我們采用適合VLSI實(shí)現(xiàn)的Montgomery算法設(shè)計(jì)RSA算法IP。本文首先介紹了RSA算法以及Montgomery模乘算法,在此基礎(chǔ)上中提出兩種改進(jìn)
3、方案。其l},,采用4.2保留進(jìn)位加法器的改進(jìn)Montgomery算法可以消除大整數(shù)加法運(yùn)算的進(jìn)位傳播,降低電路的關(guān)鍵路徑延時,同時避免了中間數(shù)據(jù)的類型轉(zhuǎn)化,節(jié)約運(yùn)算時間。另外,使用心動陣列結(jié)構(gòu)將該算法進(jìn)行影射,消除了全局?jǐn)?shù)據(jù)和控制信號廣播,使得信號只在相臨的兩個處理單元中傳送,減少互連延時,非常適合超深亞微米技術(shù)。同時,對每一個CSA單元在布爾函數(shù)級的進(jìn)行重新調(diào)度,使得關(guān)鍵路徑延時減少36%。最后,采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法對RSA加密模塊進(jìn)行劃分,并使用VerilogHDL完成了RSA軟IP核的描述,并對該軟核進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果正確。關(guān)鍵詞:R
4、SA算法;模乘;Montgomery算法;IP核哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)能淪文AbstractAsthedevelopmentofdigitalcommunicationande-business,People’Srequirementofinformationsecurityisgettingstronger.Peopledevelopvariouscrypto—systemstopreventtheinformationfrombeingstolenandillegallymodified.Public—keycryptographyalgori
5、thmsuchasRSA,ECCandDSAplaysanveryimportantroleinmodemcrypto-system.RSAalgorithmisthemosttypicalpublic—keycryptographyalgorithm.NowadaysRSAisusedinmostencryptionanddigitalsignatureproductandstandard,itssecurityisbasedonthedifficultyofthefactorizationoflargeinteger.Peoplehaveno
6、tyetfoundanefficientmethodtOsolvetheintegerfactorizationproblem.SoRSAisbelievedtobeasecurealgorithm.Sincethemodularexponentiationoperationwhichhasamodularof512to1024bitswillcausesaheavyloadofgeneralpurposeCPU,thesoftwareimplementedRSAalgorithmwillbeveryslow.Tobefast,wepropose
7、aVLSIimplementedRSAalgorithmacceleratorIPusingMontgomeryalgorithm.TheRSAalgorithmandMontgomeryalgorithmareintroducedfirst.Thentwomodifiedmethodsareproposed.The4-2CSAbasedMontgomeryalgorithmCaneliminatethecarrypropagationoflargeintegeraddition.Ithasalowcrucialpathdelayandavoid
8、stheconversionoftemporaryvariables.Thealgorithmisprojectedtothesysto