基于petri網(wǎng)的分組密碼算法的硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、本課題來源于導(dǎo)師研究課題“基于petri網(wǎng)的分組密碼算法硬件化”，該研究課題來源于吳哲輝教授承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“唯一可達(dá)向量網(wǎng)系統(tǒng)的性質(zhì)及其在信息安全技術(shù)上的應(yīng)用研究”，編號(hào):60673053/F020301。
　　在該課題中吳哲輝教授提出了“一種基于petri網(wǎng)的分組密碼體制”，并且給出了該密碼算法的軟件實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，在運(yùn)行uClinux操作系統(tǒng)的NiosII/f微處理器平臺(tái)上,時(shí)鐘頻率100MHz,4Kbytes

2、指令緩存,2Kbytes數(shù)據(jù)緩存的情況下，petri網(wǎng)的關(guān)聯(lián)矩陣為4×6矩陣，L1為1，L2為7時(shí)，計(jì)算置換表的時(shí)間高達(dá)3470ms，這在實(shí)際應(yīng)用中是無法忍受的。本課題就是在該算法軟件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，在不降低密碼算法安全性能的前提下，從硬件實(shí)現(xiàn)角度對分組密碼算法進(jìn)行改進(jìn)，并以可復(fù)用IP核的形式將其硬件化。
　　本論文主要敘述了基于petri網(wǎng)的分組密碼算法硬件實(shí)現(xiàn)的過程和具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。首先對petri網(wǎng)相關(guān)的概念進(jìn)行了介紹；分析了基

3、于petri網(wǎng)的分組密碼算法；描述了該算法軟件實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)并對算法進(jìn)行了改進(jìn)；然后將算法硬件實(shí)現(xiàn)劃分為以下幾個(gè)部分：（1）petri網(wǎng)運(yùn)行模塊，該模塊負(fù)責(zé)計(jì)算一個(gè)Mx對應(yīng)的所有有效的下一級可達(dá)標(biāo)識(shí)；（2）RAM模塊，該模塊負(fù)責(zé)中間大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)；（3）置換表生成模塊，該模塊采用有限狀態(tài)機(jī)計(jì)算滿足個(gè)數(shù)的有效可達(dá)標(biāo)識(shí)、對這些標(biāo)識(shí)進(jìn)行對角線序排序和計(jì)算序排序、生成置換表；（4）硬件DMA模塊，本設(shè)計(jì)采用硬件DMA方式進(jìn)行置換操作；（5）Aval