专用指令集安全处理器设计与实现

来源 :复旦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzslzs2002
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着信息安全技术的快速普及,密码学算法获得了越来越广泛的应用。在嵌入式信息安全技术领域,存在两种传统的密码算法实现方法:一种是在嵌入式系统中对通用嵌入式处理器(GPP)进行编程,将复杂的密码运算用程序语言实现。这种可编程的实现方式灵活性好,但一般速度较慢,随着实际应用中算法运算强度的不断提高,这种方法已越来越不能适应要求;另一种方法则是在嵌入式系统中,针对特定的算法设计硬件加速器(ASIC)。这种方法无需复杂的软件编程,算法实现速度快,但同时ASIC的实现方式也带来了成本高、系统复杂和灵活性差等问题。为了克服传统方案的缺陷,目前专用指令集安全处理器作为一种全新的设计方案得到了重视和发展。在应用密码算法时,专用指令集安全处理器兼具通用处理器的灵活性和ASIC的高效性,并能够有效地降低设计成本。本文基于专用指令集架构提出了一种低成本、高性能的安全处理器解决方案,能够适用于各种嵌入式信息安全系统。本文通过分析RSA、AES和SHA-1等算法,提取并改进了算法中最复杂的运算步骤。在处理器结构内部,优化处理器的数据通路,并以较少的硬件代价大大加强了运算单元对这些步骤的支持。本文设计的专用指令集具有很高的密码算法执行性能,同时也为算法实现提供了很高的灵活性。因此本文的安全处理器能够实现软件的灵活性和硬件的高效性的有机统一。为有效验证本文的软硬件设计,本文以安全处理器为核心搭建了SoC测试平台。SoC芯片采用了SMIC 0.18um工艺流片,测试结果表明,该芯片的各项性能指标都达到了预期的目标。由于本文设计的处理器具备低成本、高性能和灵活性好的综合优点,因此它在无线通信设备、高端智能卡、安全潜入使系统等领域将具有非常良好的应用前景。
其他文献
近四十年时域有限差分法(FDTD)取得了快速的发展,在电磁工程领域得到了广泛的应用。但是对于一些电大尺寸和复杂结构目标的仿真计算,无论是在内存或计算时间上普通单机都显的
超大规模集成电路(VLSI)已经发展到单芯片上集成数亿晶体管的水平。随着工艺水平的不断提高,在一块芯片上集成包括模拟、数字等各个单元在内的完整系统已经成为可能。从而,系统
随着光通讯技术的不断发展,人们越来越多的开始研究光纤中的非线性效应,力求更多的达到高速率、大容量的传输。由电磁理论可知,光脉冲由于受到实际环境中的影响其偏振态发生
甲型流感是人类历史上最重要的病毒传染病之一。疫苗免疫是对抗甲型流感病毒最有效的预防干预措施。目前大多数甲型流感病毒疫苗都以HA和NA为靶位点,这意味着每年当新的突变病
动物对环境变化的响应主要包括适应及分布格局的变迁,在动物演化史中探寻环境变化遗留的痕迹是古生物地理学重要的研究课题。经历过漫长演化历程、分布广泛且丰富度高的松鼠是
学位
目前主要的彩色不锈钢制备方法有:印刷、刻蚀、涂敷和氧化法。这些都属于化学方法,要用到大量强酸强碱,并且工艺复杂,重现性不好。与这些技术相比,激光制备彩色不锈钢特点是
WRKY蛋白质是一个转录调控因子大家族,在拟南芥中拥有74个成员,WRKY基因家族各成员参与多种生命活动,在植物的生长发育和耐逆抗病过程中都发挥着极其重要的调控作用。  干旱是
随着我国国民经济发展和科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、控制技术、网络技术及信息技术的飞速发展,人们对生活、学习、办公环境的安全性、舒适性的要求日渐
在微处理器设计技术中,Cache体系结构设计对提高系统性能方面起着至关重要的作用。目前的研究显示几乎没有一个Cache体系结构适合所有的应用。Cache体系结构的性能在很大程度