3种缓存读写策略都不了解？
|
如图1.2，当今互联网高速发展，加之WiFi与蓝牙的成本与功耗逐渐降低，智能穿戴设备与智能家居极度普及，消费者越来越频繁地进行在线网络支付、电子商务、通信等日常事务，因此大量的重要数据会通过各种计算机网络与移动终端等通信设备进行传输。但在互联网络带来高效便利的同时，个人数据的安全问题也随之加剧，为避免个人数据遭受不法分子的窃取与攻击，除了在软件层面要进行安全防御外，更要重视硬件层面的安全防御。因此对处理器硬件加密速度与安全性的提升，是处理器硬件安全方面不可或缺的一部分[7, 23-28]。 在CPU处理器等硬件领域，随着加州大学伯克利分校对RISC-V[7,14]指令集的开源，一个降低门槛的精简指令集的CPU设计，例如加州大学伯克利分校的BOOM[18-19]、剑桥大学的LowRISC[20]、苏黎世联邦理工学院与意大利博洛尼亚大学的PULPino[21]、俄罗斯的RISC-V VHDL[22]等类似的处理器，势必会在5G高速通信领域、AI(人工智能)、工业机器人、IOT物联网、智能自动化甚至国防等领域大面积应用，与此同时这些处理器的信息安全问题也必然会引起用户的重视[7]。 2AES算法原理 AES加密算法(又称Rijndael算法)采用对称密码体制，密钥分为128bits/192bits/256bits三种长度，简称为AES-128/AES-192/AES-256(如表2.1)。该算法使用SP结构(替代/置换)，密钥长度分为128bits、192bits、256bits三种模式，加密过程的轮函数由4层组成(字节替换、行位移、列混淆、轮密钥加)，其中S-box使用有限域上GF()的乘法逆运算，使其具备优异的线性偏差与差分均匀性[7,14]。
本章简要介绍了AES的算法中涉及到的参数等、加密过程、密钥拓展等。 2000年，来自比利时的Joan Daemaen 和Vincent Rijmen以Square算法为原型设计的Rijndael算法通过最终评选。2001年，NIST将Rijndael设计的AES算法发布于FIPS PUB 197[14]，次年成为新一代美国联邦政府的区块加密标准，从2006年起，AES广泛应用到于各行各业[7]，该算法具备以下优点： 1)在不同环境中(有无反馈)软硬件实现后的性能表现优异。 2)较短的密钥拓展时间。 3)使用很小的内存就可以实现该算法，适合在内存较小的环境中使用。 4)抗攻击能力强。 5)内部循环结构有益于指令级并行处理器提升性能。
1.2研究意义 在信息安全领域，美国一直处于集成电路IP核[1-6]的垄断地位，近年，美国对华“断供”事件愈演愈烈，“中兴”、“华为”事件等美对华霸权行径也再次让全世界聚焦到芯片等处理器相关的信息安全领域[7]。 目前在安全领域，加密算法[14-17]主要通过软硬件方式设计实现，其中软件易受设备限制且较不稳定，容易降低数据传输质量，而通过设计专用芯片的方式实现加密算法是当前信息安全领域的主流，该方法更易于嵌入，适用于完成复杂功能，IP核复用性强，具有高可靠性、高加密速率、总体成本较低等优点[7]。 本文主要介绍基于FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)的一种AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)算法的流水线结构设计，并完成其功能验证与性能评估[7-8]。 1引 言 1.1研究背景和意义
美国国家标准局于1977年将DES[15](Data Encryption Standard，数据加密标准)确定为FIPS(Federal Information Processing Standards，联邦信息处理标准)，随后将DES应用于各行各业。随着密码破译技术[16]的不断发展，DES的安全性与应用前景面临极大的挑战，研究人员证明采用DES加解密不再是安全可靠的算法，因此，国际广泛需要设计一个安全等级更高、公开的、免费的加密算法-AES[14,30](Advanced Encryption)来适用各大信息敏感领域。NIST(National Institute of Standards and Technology，美国国家标准技术研究机构)于1997年向全世界征集新一代的加密算法，该算法需满足如下(如图1.1所示)条件： （编辑：阳江站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
