硬件加密系統(tǒng)研究與應用.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡應用的普及和發(fā)展，信息安全作為新興學科日益受到重視。而傳統(tǒng)的軟件加密技術已經(jīng)越來越不能滿足信息安全對運算速度和系統(tǒng)安全性的需求。在很多涉及信息安全的系統(tǒng)中，人們采用了諸如高速數(shù)據(jù)密碼卡、密碼機、智能卡、USBKEY等硬件密碼設備來提高密碼運算速度和系統(tǒng)的安全性。以密碼設備為核心的硬件加密系統(tǒng)已成為構筑信息安全平臺的重要一環(huán)。 本文正是在這種背景下，結合當前信息安全行業(yè)的需要，對基于硬件的加密系統(tǒng)進行了研究。并結合硬

2、件加密系統(tǒng)的具體實現(xiàn)從系統(tǒng)安全性、運算效率、服務提供形式等方面提出硬件加密系統(tǒng)性能優(yōu)化的幾點改進。 本文主要研究成果如下：1.分析了硬件加密系統(tǒng)的特點，從密鑰保護、系統(tǒng)完整性、數(shù)據(jù)處理效率以及防止物理逆向攻擊等方面對比了硬件加密系統(tǒng)與軟件加密系統(tǒng)的優(yōu)缺點。對硬件加密系統(tǒng)從安全性上進行歸納總結，抽象出硬件加密系統(tǒng)基本理論模型。 2.對硬件加密系統(tǒng)身份認證過程進行分析，并結合智能卡的雙因子認證原理設計了一種基于多用戶分散保存

3、主密鑰因子的認證管理策略。該策略采用秘密因子分享方式，避免了傳統(tǒng)身份認證中管理員權限過大的弊端，具有很強的實用價值。 3.從層次結構、使用靈活性等方面對系統(tǒng)上層軟件結構進行優(yōu)化。實現(xiàn)了底層高速數(shù)據(jù)交換，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率，降低了數(shù)據(jù)處理過程中對上位機資源的依賴程度?；诨竟δ芙涌诘膽媒涌趯哟卧O計，大大提高了中間層的重復利用率。 4.對USB密碼機的硬件體系構成進行了分析，然后結合SOC技術，總結了以IP核為基本集

4、成單元的單芯片技術在密碼設備中的應用。 5.分析了影響RSA算法運算速度的幾個關鍵問題，結合RSA算法幾種優(yōu)化措施，提出了加速RSA算法運算的有效方案。首先提出了一種將模冪運算分解成模乘和模平方運算，并應用Montgomery算法改進模乘運算的RSA加速方案。其次基于目前常見的支持并行處理的硬件乘法器以及中國剩余定理(ChineseRemainderTheorem，CRT)，提出了基于并行處理的RSA運算改進方法。 文章