基于MIPS處理器的TPM安全芯片設(shè)計.pdf

1、計算機為我們的生活帶來了極大的便利，但同時也給我們帶來了很多安全問題。在個人隱私方面，我們存儲于電腦、手機中的信息可以輕易地被盜取;在財產(chǎn)方面，越來越多的不法分子通過網(wǎng)絡(luò)獲得用戶的支付密碼。計算機安全問題甚至可以給國防帶來巨大的隱患。通常，解決計算機安全問題的手段是靠軟件來進行防衛(wèi)，但僅靠軟件的防衛(wèi)手段有其弊端，難以應(yīng)對花樣繁雜的攻擊形式，也給計算機的性能帶來很大的負擔(dān)。而以可信計算為基礎(chǔ)的TPM安全芯片是依靠硬件來對計算機進行保護的有

2、效措施，不僅具有更好的安全性，而且其執(zhí)行比軟件更快，是當(dāng)前有關(guān)計算機安全的研究領(lǐng)域中的熱點。本文正是基于這樣的思想設(shè)計一款TPM安全芯片。TPM芯片一般是以SOC的形式具體實現(xiàn)的，本文的設(shè)計也是以MIPS處理器為核心搭建一個SOC，通過AMBA總線掛載一些TPM協(xié)議中規(guī)定的模塊，以此來作為TPM芯片的具體實現(xiàn)。
　　本文所完成的模塊有四個。分別是MIPS處理器、DES加密模塊、AES加密模塊、SHA-1加密模塊。
　　關(guān)于M

3、IPS處理器的設(shè)計，本文通過查閱資料、調(diào)查市場已有產(chǎn)品等方式，了解并借鑒了一些已有產(chǎn)品的成功經(jīng)驗。在此基礎(chǔ)上，對MIPS處理器從基本框架著手開始設(shè)計，對處理器的流水線進行了合理的分配，并設(shè)計了冒險與異常的處理、中斷處理等機制。最后完成了對MIPS處理器的設(shè)計，并配合編寫的匯編器對其進行了功能驗證。
　　DES與AES都是目前在國際上十分流行的加密算法，所以在本文所設(shè)計的TPM安全芯片中同時引入DES和AES兩種加密算法作為對稱加密

4、引擎。本文根據(jù)DES與AES兩個加密算法分別設(shè)計了DES、AES兩個加密算法的工作內(nèi)核，并根據(jù)TCG有關(guān)于TPM的協(xié)議要求，本文將DES模塊與AES模塊都設(shè)計成了密文反饋模式。
　　SHA-1是安全哈希算法之一，在TPM協(xié)議中可以作為哈希引擎來使用。本文設(shè)計了SHA-1算法的運算內(nèi)核，并對其進行驗證，保證其基本功能正確。繼而SHA-1內(nèi)核與AHB總線的接口，使其能夠在最終搭建的SOC中工作，并配合AHB總線對SHA-1內(nèi)核與接口一