探析rsa加密算法的ip核研究與實(shí)現(xiàn)

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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