基于NTRU公钥算法的加密认证芯片的设计
随着嵌入式产品性能的日益提高，嵌入式系统已经在军事技术、科学研究、工业控制、通讯以及人们的日常生活中得到了广泛的应用。为了防止自己产品的关键技术和重要程序代码就被黑客“剽窃”，电子产品开发商需要采用防护手段来保护自己的嵌入式产品。其中，采用额外的安全加密芯片来实现双向认证是一种常用的保护机制。 本文首先在基于对称密钥的传统安全加密芯片架构上进行创新，将认证算法选取为非对称的NTRU公钥算法。由于主机和安全芯片分别存储两种不同的密钥—公钥和私钥，黑客需要破解两个密钥，从而使得安全系统的难度大大增加；接着，在ASIC平台下，从速度和面积两个方面优化了两种NTRU核—一种轻量级增强型NTRU加密核和一种高速增强型NTRU核。前者仅有1175门的硬件开销（N=107），后者在500kHz频率下能在16,064μs和128,010μs内完成加密和解密运算（N=251），在一定程度上解决了公钥算法在ASIC平台下实现时运算速度慢，硬件开销大的缺点；最后，对加密认证芯片进行了整体设计，将整个芯片架构划分为轻量级处理器模块，低功耗模块，存储器接口模块，SPI接口模块，加密引擎模块等，并对各个模块进行了RTL设计，功能仿真，FPGA验证和版图的设计。 本文设计的是一款保护嵌入式系统安全的加密芯片，不仅通过NTRU非对称算法保证了双向认证的高安全性，并且在芯片的面积、功耗等方面做了优化，具有很强的应用价值。
嵌入式系统;加密认证芯片;NTRU公钥算法;优化设计
华中科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
刘政林
2014
中文
TP309.7
64
2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）