分组加密算法IDEA和ECC的VLSI实现和结构研究

摘要

随着通信和网络技术的发展,电子商务的兴起和社会信息化的深入,信息的接入对人们越来越方便,但同时信息安全问题也越来越严峻,密码技术作为保护信息安全最重要的技术,在最近几年内获得了突飞猛进的发展.算法公开的分组密码代表了当今密码技术的发展方向,很多国际组织如IEEE,ISO/IEC和IETF等都有关于分组加密算法的标准.分组加密算法的现状是对称密钥制和公钥制并存,对称密钥制由于速度快而常用于加密,公钥制由于非对称性,常用于密钥管理和签名.DES作为第一代对称密钥的加密算法代表,由于密钥长度过短的原因,正在被第二代对称密钥的加密算法所代替,IDEA算法是其中之一.椭圆曲线加密算法(ECC)由于其高的单比特安全性(High Security Bit)和应用的灵活性,成为替代密钥长度过长的RSA体制的第二代公钥制加密算法.分组加密算法的VLSI实现已引起广泛的重视,并成为最近成立的CHES(Sryptogaphic Hardware and Embedded System)等国际组织研究的核心内容,对它的研究具有很高的学术价值和实用价值.IDEA算法涉及到大量的模乘运算,ECC加密算法涉及到大的有限域上的运算,如何高效地实现它们,是当前研究的一个热点和难点.该文在分析IDEA和ECC加密算法的数学背景基础上,对它们整体和各部分模块VLSI实现的结构和方法进行了研究.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1研究意义

1.2本文工作简介

第二章密码技术及其VLSI实现概述

2.1概述

2.2加密算法分类

2.3密码系统的安全性

2.4分组密码的应用模式

2.5密码技术的典型应用举例

2.6加密芯片的设计方法

第三章IDEA对称分组加密算法的VLSI实现研究

3.1 IDEA加密算法

3.2 IDEA加密模块的总体结构

3.2.1IDEA模块的密钥安全性和接口

3.2.2 模块的控制流程

3.2.3 IDEA模块的内部结构

3.3 IDEA核心运算部分的实现研究

3.3.1加法运算

3.3 2模乘运算

3.3.3模逆运算

3.4结果分析和比较

3.4.1模乘结构的分析和比较

3.4.2 IDEA模块的分析

3.5结论

第四章ECC加密算法的VLSI实现研究

4.1 ECC公钥制分组加密算法及实现的结构

4.1.1研究ECC加密算法的意义

4.1.2 ECC加密系统概述

4.1.3 ECC加密算法

4.1.4 ECC的VLSI实现的总体结构

4.2点乘运算层

4.3群运算层

4.3.1群运算的分解

4.3.2点加和倍点运算存储单元的分配和调度

4.4基本运算层

4.4.1有限域乘法

4.4.2有限域的平方

4.5结果分析

4.5.1.GF(2163)域上UHGM实现结果及分析

4.5.2 ECC的整体实现结果及分析

4.6结论

第五章基于DES的随机数发生器的VLSI实现研究

5.1随机数序列简介

5.2 DES加密算法

5.3 DES的电路实现

5.4结果和分析

5.5 DES在IC卡应用时的具体考虑

5.6结论

结论和展望

致谢

参考文献