一种密码专用可编程逻辑阵列的分组密码能效模型及其映射算法

密码专用可编程逻辑阵列(CSPLA)是一种数据流驱动的密码处理结构，该文针对不同规模的阵列结构和密码算法映射实现能效关系的问题，首先以CSPLA的特定硬件结构为基础，以分组密码的高能效实现为切入点，建立基于该结构的分组密码算法映射能效模型并分析影响能效的相关因素，然后进一步根据阵列结构上算法映射的基本过程提出映射算法，最后选取几种典型的分组密码算法分别在不同规模的阵列进行映射实验。结果表明越大的规模并不一定能够带来越高的能效，为取得映射的最佳能效，阵列的规模参数应当与具体的硬件资源限制和密码算法运算需求相匹配，CSPLA规模为4×4～4×6时映射取得最优能效，AES算法最优能效为33.68 Mbps/mW，对比其它密码处理结构，CSPLA具有较优的能效特性。     

可重构分组密码逻辑阵列加权度量模型及高能效映射算法

针对基于粗粒度可重构阵列结构的分组密码算法映射情况复杂、难以实现统一度量的问题,该文采用多目标决策手段,以性能及功耗参数为决策目标,基于分组密码算法轮运算及粗粒度可重构阵列结构特征约束,提出了一种面向分组密码算法映射的加权度量模型.同时,采用主客观综合分析法,定义了模型权重参数的计算方式,从而通过配置合理的权重参数,以高能效映射算法实现差异化的映射.为了降低决策时间,该文进一步提出了基于二进制编码的枚举搜索算法,实现了最优映射结果搜索与映射矩阵建立的并行,使决策的时间复杂度降至O（2ⁿ）.实验结果表明,该文提出的加权度量模型能实现高效的分组密码算法映射方案决策,单位面积性能提升了约14.2%,能效提升了约一倍.     

以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法

为解决密码算法在粗粒度可重构密码逻辑阵列(CRCLA)上映射性能不高及编译时间长的问题,该文提出一种密码算法和硬件资源的描述形式,在映射过程中能够更加直观地显示各个资源的占用情况;并通过分析密码算法运算特征与粗粒度可重构密码逻辑阵列硬件结构的内在关联,以减少关键路径延时为目标,提出了一种以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法(ECLMap).通过边映射来指导节点映射,结合相关映射策略,引入回溯机制来提高映射成功率.在仿真平台下对多种密码算法进行实验,相比于其他通用的映射算法,结果表明该文提出的算法映射性能最佳,在算法能效上平均提升了约20％,同时在编译时间上平均提升了约25％.实现了算法的高能效映射.     

面向分组密码的可重构异构多核并行处理架构

现有的可重构分组密码实现结构中,专用指令处理器吞吐率不高,阵列结构资源利用率低、算法映射过程复杂.为此,设计了分组密码可重构异构多核并行处理架构RAMCA（Reconfigurable Asymmetrical Multi-Core Architecture）,分析了典型SP（AES-128）、Feistel（SMS4）、L-M（IDEA）及MISTY（KASUMI）结构算法在RAMCA上的映射过程.在65nm CMOS工艺下完成了逻辑综合和功能仿真.实验表明,RAMCA工作频率可达到1GHz,面积约为1.13mm²,消除工艺影响后,对各分组密码算法的运算速度均高于现有专用指令处理器以及Celator、RCPA和BCORE等阵列结构密码处理系统.     

面向对称密码领域的可重构阵列设计

通过研究密码系统的特点,提出一种面向对称密码领域的可重构阵列结构.该阵列普遍适用于分组密码和流密码系统,灵活性高.通过配置信息的更新,可以快速动态切换加密功能,切换时间小于20 ns.该结构包含几个16×16的比特阵列和8×8的字节阵列,AES算法实现分组密码的加密速率为640 Mb/s～2.56 Gb/s,DES算法为1.6 Gb/s～3.2 Gb/s,SMS4算法为318 Mb/s～1.6 Gb/s,流密码Geffe的加密速率为400 Mb/s.与文献[1]～[3]相比,SMS4算法的性能有接近2倍的提升.     

以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法

为解决密码算法在粗粒度可重构密码逻辑阵列(CRCLA)上映射性能不高及编译时间长的问题,该文提出一种密码算法和硬件资源的描述形式,在映射过程中能够更加直观地显示各个资源的占用情况;并通过分析密码算法运算特征与粗粒度可重构密码逻辑阵列硬件结构的内在关联,以减少关键路径延时为目标,提出了一种以边为中心的密码逻辑阵列高能效映射算法(ECLMap)。通过边映射来指导节点映射,结合相关映射策略,引入回溯机制来提高映射成功率。在仿真平台下对多种密码算法进行实验,相比于其他通用的映射算法,结果表明该文提出的算法映射性能最佳,在算法能效上平均提升了约20%,同时在编译时间上平均提升了约25%。实现了算法的高能效映射。     

PVHArray:一种流水可伸缩的层次化可重构密码逻辑阵列结构

针对密码算法的高效能实现问题,该文提出了一种基于数据流的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构PVHArray.通过研究密码算法运算及控制结构特征,基于可重构阵列结构设计方法,提出了以流水可伸缩的粗粒度可重构运算单元、层次化互连网络和面向周期级的分布式控制网络为主体的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构及其参数化模型.为了提升可重构密码逻辑阵列的算法实现效能,该文结合密码算法映射结果,确定模型参数,构建了规模为4×4的高效能PVHArray结构.基于55nm CMOS工艺进行流片验证,芯片面积为12.25mm²,同时,针对该阵列芯片进行密码算法映射.实验结果表明,该文提出高效能PVHArray结构能够有效支持分组、序列以及杂凑密码算法的映射,在密文分组链接（CBC）模式下,相较于可重构密码逻辑阵列REMUS_LPP结构,其单位面积性能提升了约12.9%,单位功耗性能提升了约13.9%.     

粗粒度可重构密码逻辑阵列智能映射算法研究

针对粗粒度可重构密码逻辑阵列密码算法映射周期长且性能不高的问题,该文通过构建粗粒度可重构密码逻辑阵列参数化模型,以密码算法映射时间及实现性能为目标,结合本文构建的粗粒度可重构密码逻辑阵列结构特征,提出了一种算法数据流图划分算法.通过将密码算法数据流图中节点聚集成簇并以簇为最小映射粒度进行映射,降低算法映射复杂度;该文借鉴机器学习过程,构建了具备学习能力的智慧蚁群模型,提出了智慧蚁群优化算法,通过对训练样本的映射学习,持续优化初始化信息素浓度矩阵,提升算法映射收敛速度,以已知算法映射指导未知算法映射,实现密码算法映射的智能化.实验结果表明,本文提出的映射方法能够平均降低编译时间37.9%并实现密码算法映射性能最大,同时,以算法数据流图作为映射输入,自动化的生成密码算法映射流,提升了密码算法映射的直观性与便捷性.     

一种基于流处理框架的可重构分簇式分组密码处理结构模型

可重构密码处理结构是一种面向信息安全处理的新型体系结构,但具有吞吐量和利用率不足的问题。该文提出一种基于流处理框架的阵列结构可重构分组密码处理模型(Stream based Reconfigurable Clustered block Cipher Processing Array, S-RCCPA)。针对分组密码算法特点,采用粗粒度可重构功能单元、基于Crossbar的分级互连网络、分布式密钥池存储结构以及静态与动态相结合的重构方式,支持密码处理路径的动态重组,以不同并行度的虚拟流水线执行密码任务。对典型分组密码算法的适配结果表明,在 CMOS工艺下,依据所适配算法结构的不同,规模为41的S-RCCPA模型的典型分组密码处理性能可达其它架构的5.28~47.84倍。     

面向分组密码的四维度并行处理架构研究

通过对分组密码算法加密特征的分析,将分组密码算法的并行性划分为分组内同操作并行性、分组内异操作并行性、分组间同操作并行性和分组间异操作并行性等四维度并行性,并根据此提出了基于Amdahl定律的分组密码四维度并行处理模型FDPM.该模型能够指导分组密码处理架构设计,为架构资源配置和并行性开发提供整体建议.以FDPM为依据,提出了一种面向分组密码的可重构流处理架构RCSA,该架构能够有效开发分组密码处理的并行性,在提高密码处理性能的同时也能提高资源利用率.通过算法映射结果分析,证明了FDPM模型的正确性与RCSA架构的高效性.     

On Decorrelated Fast Cipher

Decorrelated Fast Cipher(DFC) is a candidate for the Advanced Encryption Standard (AES). It is shown that the cryptographic properties of the confusion permutation of DFC are weak in this paper. With the same F-function of DFC, a Feistel cipher VDFC which has no resistance against differential cryptanalysis is constructed. This demonstrates the importance of the key addition into DFC sufficiently. As a result, DFC may not be qualified candidate for the AES.     

仿射密码的实现

随着科学技术的迅猛发展,人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高,在信息安全中起着举足轻重作用的密码学成为信息安全中不可或缺的重要部分,同时它还在社会多个领域发挥着重要作用。因此,密码学顺理成章地成为研究通信安全和保密的重要学科。仿射密码作为密码学中古典密码类的一种,要不断展开学习和研究。分析仿射密码的基本原理,掌握仿射密码实现的关键技术,灵活运用仿射密码加密、解密算法设计。     

流密码中的单圈T-函数

T-函数由于具有计算速度快、密码学性质良好等特点而得到广泛应用,先后用于构造分组密码、Hash函数和流密码。单圈T-函数可以用来代替流密码中的线性反馈移位寄存器,逐渐用来构建新的流密码体制。文中介绍了单圈T-函数的性质,概括了长周期单圈T-函数已知的三种类型,推广了T-函数的定义,有利构造新的长周期单圈T-函数。并总结了关于单圈T-函数值得进一步研究的几个问题。     

Cisco路由器密码恢复方法

随着网络应用的普及深入,网络设备的配置与管理对于网络管理人员来说是不得不面临的问题。网络管理人员在日常的配置和维护网络设备的过程中往往会忘记网络设备的密码,这给网络管理人员带来很大的不便,本文以Cisco路由器为例具体讲解路由器密码的恢复方法。     

一种混沌序列密码的产生

受到时延混沌系统对时延时间段初值函数极端敏感特点的启发,利用一一映射与混沌映射相组合在数字滤波器的结构上产生混沌密码序列,使序列同样受到时延时间段初值的影响,增加序列的复杂度,提高保密通信的安全性,并给出了理论分析。同时对该序列的相关性等特性进行了模拟,将其与混沌跳频、非一一映射所产生的混沌序列进行比较,证明了该方法是可行性。     

Optimized Implementation of Gift Cipher

The Internet of Things is an emerging area which deals with transfer of the data through the wired or wireless network. The prime thing that needs to be addressed in this is the security of the data that must be transferred within the optimized time limit. In this paper, throughput and time delay are need to be considered for the optimized data transfer and while concentrating on this, there is a possibility of allowing the data to be vulnerable to attacks. Security algorithms currently available may be adequate for the wired system and not as the same for wireless scenario. PRESENT cipher is a one of the popular cryptosystem used in wireless which falls under the light weight cryptography category. Gift cipher is an enhanced version of PRESENT cipher. Which aims that maximizing the throughput. In this, iteration structure used for encryption. This can still be improved and optimized in terms of increased data rate and reduced time delay. In this paper, implements the optimization technique of the existing GIFT cipher and throughput is considered as the performance metrics. Pipeline and sub-stage pipeline techniques are used for enhancing the architecture.

     

An Efficient Quasigroup Block Cipher

Low powered devices, such as smart phones, tablets and sensors, present a particular challenge for advanced encryption systems. In this paper, we present a new quasigroup block encryption system that has low memory and computational requirements and hence suitable for low powered devices. We compare its performance against Advanced Encryption Standard-256 (AES-256) bit algorithm using the NIST statistical test suite (NIST-STS). Since it is well known that a good encryption algorithm must destroy any statistical properties of the input sequence and produce output close to a true random sequence, the NIST-STS suite results provide us a good test bench. In almost all tests from the suite, the proposed algorithm performs better than AES-256.     

计算机网络中的密码技术

本文分析了计算机网络所面临的安全问题,密码技术所能提供的服务;最后以电子商务为例,分析了交易过程、安全要点,以及密码技术的应用.     

非平衡分组密码的实现

分析了非平衡分组密码的性质,给出了它们的一些构造方法。     

序列密码的复合攻击法

该文针对序列密码,提出了复合攻击的思想,并用相关攻击和求逆攻击复合对前馈网络进行了 分析,理论和实验结果给出了复合攻击法的计算复杂度,并与常用的攻出法进行了比较。