一种基于FPGA实现的优化正交匹配追踪算法设计

针对压缩感知重构算法中正交匹配追踪(OMP)算法在每次迭代中不能选取最优原子问题,对OMP算法进行优化设计,保证了每次迭代的当前观测信号余量最小,并提出了一种基于FPGA实现的优化OMP算法硬件结构设计。在矩阵分解部分采用了修正乔列斯基(Cholesky)分解方法,回避开方运算,以减少计算延时,易于FPGA实现。整个系统采用并行计算、资源复用技术,在提高运算速度的同时减少资源利用。在Quartus II开发环境下对该设计进行了RTL级描述,并在FPGA仿真平台上进行仿真验证。仿真结果验证了设计的正确性。     

基于FPGA的MPEG-4视频编码器设计

设计了一种用FPGA实现MPEG-4编码器方案。为进一步提高编码的效率,在算法和结构方面进行了优化。提出了带有判全零系数的Loeffler快速DCT算法,并采用＂十字＂形运动估计算法,设计了高度并行、紧凑流水线的FPGA实现方案。用Verilog HDL硬件描述语言编写了代码,在QUARTUS II集成开发环境下,进行了FPGA（Field-Programmable Gate Array）系统仿真验证。测试结果表明,该设计编码高效,符合实时视频通信的需求。可广泛应用于移动视频通信和远程无线监控等领域。     

基于FPGA的方向滤波指纹图像增强算法实现

设计了一种基于FPGA纯硬件方式实现方向滤波的指纹图像增强算法。采用寄存器传输级(RTL)硬件描述语言(Verilog HDL),利用时分复用和流水线处理等技术完成了方向滤波指纹图像增强算法在FPGA上的实现。系统通过了Modelsim的仿真验证,并在Terasic公司的DE2平台上完成了硬件测试。     

针对FPGA密码芯片M-DPA攻击的研究与实现

分析了DPA、B- DPA和M- DPA等三种差分功耗分析方法的原理;在FPGA内部采用并行设计与流水线设计方法实现了AES的密码电路,分别采用DPA、B- DPA和M-DPA 三种方法对AES的FPGA电路实现进行了攻击;得出结论:M- DPA攻击方法能够很好地减少FPGA密码芯片的并行设计和流水线设计带来的不利影响,能够有效增大分析的信噪比,减少攻击的样本量,提高攻击的效率;M-DPA攻击方法相对于DPA和B-DPA攻击能够更加适用于FPGA密码芯片的功耗旁路分析.     

基于FPGA的有限域求逆算法的改进及实现

介绍了椭圆曲线密码和超椭圆曲线密码算法中一个重要的模块——求逆模块。分析并比较了现有的3种求逆算法，提出了针对FPGA快速实现的改进算法。根据改进的算法设计了求逆的硬件框图，并用VHDL实现了该设计。该设计使用Altera公司的Quartus II软件在EP1S10F780C6上进行编译、综合、布局布线。实验结果证明，该改进的算法无论在速度上还是在芯片面积上都具有比以往的算法更优秀的性能。     

基于FPGA快速A律压缩编码的设计与实现

本文针对A律13折线法的算法特点,提出一种并行数据处理算法,实现了编码的流水线操作.运用VHDL语言将其在FPGA中实现,借助quartus II6.0平台进行验证,并对验证结果进行分析,评估了系统的性能,证实了该算法的优越性和高效性.     

基于FPGA的数字水印提取系统的设计

针对传统软件实现数字水印系统难以满足实时性的问题,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件实现方案。通过对数字水印提取系统进行深入研究,设计了易于FPGA实现的数字水印算法和适用于5/3小波变换的算法结构,并进一步设计出与算法相对应的新的水印提取结构。该结构体现了流水线和高度并行性,计算效率高,具有体积小、功耗低、实时性强等特点。经仿真验证证实了所设计系统的正确性,算法结构具有广泛的适用性。     

域椭圆曲线点乘的VLSI实现方法研究

为了实现椭圆曲线密码算法的高效性,提出了基于优化的底层有限域算法的点乘设计方法;基于对二进制有限域运算的研究,提出并行模乘算法和基于欧几里得算法的右移求逆算法,并在实现中进行优化,在此基础上采用蒙哥马利算法实现点乘的快速运算;根据该算法,提出了ECC硬件电路实现方法,并用Verilog RTL进行逻辑设计,最终在Xilinx的XC7A100T FPGA硬件平台上验证实现;通过仿真测试、综合验证和时序后仿真的结果分析,所设计电路的时钟频率可以达到110 MHz,运算速度可达2.92 ms,证明了设计的有效性和可行性。     

KS分组密码算法的流水线实现

论文首先介绍了自行设计的KS分组密码算法,然后详细分析了该算法的高速流水线实现方法。用Stratix系列FPGA实现KS加密算法时,其加密速度可达到12.10Gbit/s。     

一种密钥可配置的DES加密算法的FPGA实现

在传统的DES加密算法的基础上,提出一种对密钥实行动态管理的硬件设计方案,给出了其FPGA实现方法。通过对DES加密原理的分析,利用其子密钥的生成与核心算法相关性较弱的特点,对密钥进行重新配置。DES算法采用资源优先方案,在轮函数内部设置流水线架构,提高了整体处理速度;在FPGA上实现轮函数和密钥变换函数独立运算,减少了相邻流水线级间的逻辑复杂度,从而实现了DES算法在FPGA条件下的重构设计。最终通过对设计结果的功能仿真和测试分析,论证了整个设计的正确性。     

基于分布式计算的暴力破解分组密码算法

暴力破解分组密码算法是密码学的重要研究方向。该文基于分布式算法,设计具有高通用性的暴力破解分组密码软件。在局域网内对分组密码算法DES和SMS4的暴力破解进行模拟实现,测试其性能并分析DES和SMS4的暴力破解结果。实验结果表明,该软件通用性较强。     

AES和SMS4算法的可重构设计与高效实现

分析AES和SMS4算法的原理及可重构性,给出系统的整体结构,综合应用可重构技术、并行处理及流水线技术对算法进行高效实现。与传统设计方案相比,该设计在保证运行速度的同时大大减少了资源的消耗,因此,适用于面积受限且有多种密码需求的安全 系统。     

基于FPGA的FESH分组密码算法高速实现

FESH分组密码算法为2019年全国密码算法竞赛中进入第二轮评选的密码算法.文章对该算法的FESH-128-128型进行Verilog HDL高速实现,在有限状态机的基础上对顶层模块采用流水线设计方法进行优化,通过寄存器存储中间数据,提高运行效率.实验结果表明,在软件Quartus II 15.0上使用5CEFA7F3...     

Security of the SMS4 Block Cipher Against Differential Cryptanalysis

SMS4 is a 128-bit block cipher used in the WAPI standard for wireless networks in China.In this paper,we analyze the security of the SMS4 block cipher against differential cryptanalysis.Firstly,we prove three theorems and one corollary that reflect relationships of 5- and 6-round SMS4.Next,by these relationships,we clarify the minimum number of active S-boxes in 6-,7- and 12-round SMS4 respectively.Finally,based on the above results,we present a family of about 2¹⁴ differential characteristics for 19-round SMS4,which leads to an attack on 23-round SMS4 with 2¹¹⁸ chosen plaintexts and 2^126.7 encryptions.     

分组密码的并行工作模式

以AES为例，探讨分组密码的并行工作模式。在分组密码的四种标准工作模式中，除ECB模式外，其余工作模式均存在着反馈形式的迭代，这对数据的并行操作是一大障碍，给出了相应的三种并行密码模式，在不改变原分组密码算法的密码学特征的前提下，可以达到线性的加速比。     

SMS4密码算法的低功耗实现

根据实际应用场景,提出一种SMS4密码算法的低功耗实现方法。通过对前后分组加解密数据的密钥进行对比分析,有选择地对上一次操作结果进行复用,同时辅以动态时钟管理、操作数隔离、门控时钟等低功耗设计技术降低功耗。实验结果表明,该实现方法比原算法降低65%的功耗,等效门数减少13%。     

Practical security against linear cryptanalysis for SMS4-like ciphers with SP round function

SMS4,a block cipher whose global structure adopts a special unbalanced Feistel scheme with SP round function,is accepted as the Chinese National Standard for securing Wireless LANs.In this paper,in order to evaluate the security against linear cryptanalysis,we examine the upper bound of the maximum linear characteristic probability of SMS4-like ciphers with SP round function.In the same way as for SPN ciphers,it is sufficient to consider the lower bound of the number of linear active s-boxes.We propose a formula to compute the lower bound of the number of linear active s-boxes with regard to the number of rounds.The security threshold of SMS4-like ciphers can be estimated easily with our result.Furthermore,if the number of input words in each round of SMS4-like cipher is m,we find that it is unnecessary for designers to make the linear branch number of P greater than 2 m with respect to linear cryptanalysis.     

大规格安全组件的碰撞性测试方法研究

大规格安全组件是一种新型扩散混合机制,它在分组密码、认证码等密码系统的设计中有广泛用途。文章针对大规格安全组件,深入分析了它的碰撞性测试的一般途径及其计算复杂度,在此基础上提出了一种时间复杂度和空间复杂度都不高的有效测试方法,并给出了碰撞性测试算法的具体描述,同时对该算法进行了实验,结果表明该文提出的算法较有效地解决了大规格安全组件的碰撞性测试问题。     

从DES算法论分组密码的设计原则

分组密码一直是解决信息系统安全问题的常用技术方法。尽管作为分组密码典型代表的DES算法目前已被更为安全的Rijndael算法取代,但其中所体现的设计思想和设计原则依然值得研究和借鉴。文中以DES加密算法为例,在分析DES加密过程、密钥计算、加密函数和解密过程的基础上,探讨分组密码的设计原则。指出组件结构标准化原则、算法和密钥分离原则、扩散和混淆原则以及均匀性和随机性原则是现代分组密码设计的基本原则。这些原则是现代分组密码设计的出发点。     

分组密码算法SMS4的暴力破解及模拟实现

加密算法的安全性在很大程度上取决于暴力破解的不可行性。暴力破解加密算法是密码学研究的一个重要方向。该文采用分布式计算方法,设计了暴力破解SMS4加密算法的软件。在局域网内对SMS4算法的暴力破解做了模拟实现,并对软件的性能进行了测试。最后对软件及SMS4算法的暴力破解结果进行了分析,并指明了下一步的工作方向。