基于GF(2^233)ECC加解密系统的设计开题报告

 2022-09-18 17:18:52

1. 研究目的与意义

随着信息技术的飞速发展,信息安全技术越来越重要。而现代信息安全的核心技术是密码学。密码体制的算法分私钥密码体制与公钥密码体制,而后者的出现有效地解决了三个当时存在的难题:在公共信道上密钥分发的安全性,密钥管理的存储成本,在公共信道上无法达成不可否认服务。ECC 密码体制则是最近十年来公钥密码体制内的研究热点之一,是基于数学难题 ECDLP(椭圆曲线离散对数问题)问题构建的公钥密码体制,且是已知的在同等密钥长度下,带宽要求最低,存储空间要求最小,并且具有最高的运算速度与安全性的一种公钥密码体制。

为了满足高速加密的应用需求,为了满足高安全级别的加密需求,以及为了保证我国在有关国家安全的关键技术上的自主独立性,自主设计和硬件实现 ECC 密码体制有着重大的战略意义。并且通过这次毕业设计,可以将所学习的电路知识、集成电路设计和集成电路CAD的技能运用到实际的芯片设计中,完成具有一定专用功能的专用芯片的设计。我将相信这次的毕业设计对我今后的工作有着重要的意义。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键为解密模块的功能定义、模块划分和设计。电路模块设计在顶层上划分为 5 个模块:主控制器(mc_top),二进制域运算控制器(auc_top),数据仲裁单元(data_arb),二进制域运算单元(au_top),寄存器堆(regfile)。就类型而言有 4 种:数据通路、控制通路、存储器、I/O 模块,其中主控制器(mc_top)与二进制域运算控制器(auc_top)均为控制通路。

主要难点为:

1. 当点加运算和倍点运算在调用四个底层模块模乘,模平方,模逆和模加时保证给值和取回的不冲突。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

随着技术的发展更新,我们的生活中越来越多的应用都无不闪现着信息技术的光辉,但同时伴随着的信息安全的问题也越来越多,如在网络安全交易中用户的重要信息,银行卡密码,信用卡密码等的安全保密性,这都需要信息安全技术不断提高。椭圆曲线密码(ECC)算法依赖于离散对数问题的困难性,。主要操作为点乘运算,是加解密过程中最为耗时的部分,具有安全强度高,计算复杂度小的特点。在查阅了大量有关书籍之后,我做出了如下的综述:

这几篇文献的设计方案均采用自顶向下的数字集成电路设计方法与流程。所有硬件模块采用 Verilog 硬件描述语言设计实现,并最终通过了 FPGA 开发软件的验证。

但这几篇在对椭圆曲线各层次的运算算法各有异同:

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4. 研究方案

首先对其设计在顶层上划分为 5 个模块,就类型而言有 4 种:数据通路、控制通路、存储器、I/O 模块。其中主控制器(mc_top)与二进制域运算控制器(auc_top)均为控制通路,负责调度数据通路二进制域运算单元(au_top)进行具体运算;寄存器堆(regfile)负责存储一些重要参数以及运算过程中的临时结果;数据仲裁单元(data_arb)负责数据通路上的一些仲裁,防止多驱动问题的产生,其中包括外部数据与内部数据总线输入输出交互的仲裁。

各主要模块功能定义如下:

1.主控制器(mc_top)

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5. 工作计划

第1周: 查找文献和翻译文献

第2周: 撰写开题报告

第3周: 电路系统的总体设计和规划

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