密码算法测试平台—算法实现技术研究
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目前随着密码算法和密码设备的广泛使用,密码算法的更新速度日益加快,对密码算法的测试工作提出了新的要求——急需一套完善的、功能比较齐全的密码算法测试平台。该密码算法测试平台可以对密码算法实现的正确性、速度、占用资源的情况和安全性能等方面进行测试。因此,该平台的研制对研究和设计密码算法具有十分重要的意义和作用。从而对于开发、研制各种密码产品将起到很大的辅助作用。该课题包括硬件设计研究、系统软件设计研究和算法实现技术研究三个方面的内容。本文主要研究算法实现技术。本文基于密码算法测试平台,在软件和硬件两方面分别实现了AES和SMS4两种加密算法,具体是C语言、DSP和FPGA实现。并对软件和硬件的实现结果及运行速度等方面进行比较和分析。同时也对这两种算法的安全性进行了研究和分析。
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第8-13页 |
| 1.1 密码学简介 | 第8-9页 |
| 1.2 密码算法测试平台简介 | 第9-11页 |
| 1.2.1 功能介绍 | 第9页 |
| 1.2.2 硬件电路设计 | 第9-10页 |
| 1.2.3 系统软件设计 | 第10页 |
| 1.2.4 算法实现技术研究 | 第10-11页 |
| 1.3 课题的研究意义及研究现状 | 第11-12页 |
| 1.3.1 课题的研究意义 | 第11页 |
| 1.3.2 算法的研究现状 | 第11-12页 |
| 1.4 本论文的研究内容 | 第12-13页 |
| 第二章 AES算法 | 第13-29页 |
| 2.1 AES的产生过程 | 第13-14页 |
| 2.2 AES的评估标准 | 第14-15页 |
| 2.3 AES的数学基础 | 第15-19页 |
| 2.3.1 有限域GF(2~8) | 第15-17页 |
| 2.3.2 系数在GF(2~8)中的多项式 | 第17-19页 |
| 2.4 AES的输入输出和中间状态 | 第19-20页 |
| 2.5 AES的加密过程 | 第20-23页 |
| 2.6 密钥扩展 | 第23-24页 |
| 2.7 AES的解密过程 | 第24-26页 |
| 2.8 高级加密标准的安全性分析 | 第26-28页 |
| 2.8.1 安全性原则 | 第26-27页 |
| 2.8.2 AES的安全性 | 第27-28页 |
| 2.8.3 算法性能简析 | 第28页 |
| 2.9 小结 | 第28-29页 |
| 第三章 AES算法的实现研究 | 第29-44页 |
| 3.1 AES算法的软件实现研究 | 第29-34页 |
| 3.1.1 实现方案及分析 | 第29-32页 |
| 3.1.2 测试与结论 | 第32-34页 |
| 3.2 AES算法的DSP实现研究 | 第34-38页 |
| 3.2.1 DSP芯片的特点 | 第34-36页 |
| 3.2.2 实现方案及分析 | 第36-37页 |
| 3.2.3 测试与结论 | 第37-38页 |
| 3.3 AES算法的硬件实现研究 | 第38-43页 |
| 3.3.1 加密算法的硬件实现 | 第38-39页 |
| 3.3.2 芯片简介 | 第39页 |
| 3.3.3 实现方案及分析 | 第39-41页 |
| 3.3.4 测试与结论 | 第41-43页 |
| 3.4 小结 | 第43-44页 |
| 第四章 SMS4 算法 | 第44-48页 |
| 4.1 术语说明 | 第44页 |
| 4.1.1 字与字节 | 第44页 |
| 4.1.2 S盒 | 第44页 |
| 4.1.3 基本运算 | 第44页 |
| 4.1.4 密钥及密钥参量 | 第44页 |
| 4.2 轮函数F | 第44-45页 |
| 4.2.1 合成置换T | 第45页 |
| 4.2.2 S盒 | 第45页 |
| 4.3 加/解密算法 | 第45-46页 |
| 4.4 密钥扩展算法 | 第46-47页 |
| 4.5 SMS4 算法的安全性分析 | 第47页 |
| 4.6 小结 | 第47-48页 |
| 第五章 SMS4 算法的实现研究 | 第48-60页 |
| 5.1 SMS4 算法的软件实现研究 | 第48-52页 |
| 5.1.1 实现方案及分析 | 第50-51页 |
| 5.1.2 测试与结论 | 第51-52页 |
| 5.2 SMS4 算法的DSP实现研究 | 第52-55页 |
| 5.2.1 实现方案及分析 | 第52-54页 |
| 5.2.2 测试与结论 | 第54-55页 |
| 5.3 SMS4 算法的硬件实现研究 | 第55-58页 |
| 5.3.1 算法实现所用的关键技术 | 第55-56页 |
| 5.3.2 实现方案及分析 | 第56-57页 |
| 5.3.3 测试与结论 | 第57-58页 |
| 5.4 小结 | 第58-60页 |
| 第六章 结束语 | 第60-61页 |
| 致谢 | 第61-62页 |
| 参考文献 | 第62-65页 |
| 研究成果 | 第65-66页 |
| 附录：程序清单 | 第66页 |
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