基于GF(2^163)ECC加解密系统的设计开题报告

 2022-09-18 17:18:33

1. 研究目的与意义

ECC加解密电路的实现是工程实践性课题,主要的目的是培养学生将所学习的电路知识、集成电路生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,结合半导体加工厂的制造工艺,完成具有一定专用功能的专用芯片的设计。

加密系统是保护网络交易安全的最有效的方法,它能使网络交易信息变得保密,完整,可验证且不可篡改。有两种主要的密码体系:公钥密码体系和对称密码体系。在公钥密码体系中,消息发送者和接收者保留各自的私有密钥但是共享他们的共有密钥,而在对称密码体系中,发送者和接收者必须拥有相同的私钥,这使得密钥的管理变得很困难。

与RSA密码算法相比,它具有安全性能更高,计算速度快,存储空间占用少,在需要通讯时对带宽要求低等特点。由于有小的密钥尺寸,一些密码系统操作如ECC数字签名能够执行的更加迅速,正是因为这个原因使ECC非常有利于实现在无线技术中以应用在移动电话、PDA和智能卡等设备上,因为这些形式的客户端只有有限的计算资源,选择ECC可以使计算更加有效。相似的原因使得ECC也有利于使用在高速系统中,比如网络安全服务器为了建立安全连接经常需要公钥操作,基于ECC算法的硬件模块可用于通信双方的认证、密钥交换、数字签名等,以应用于电子政务、电子商务系统以及军队作战指挥、武器控制、情报侦察、敌我识别系统之中,使得这些应用更加高效和安全。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题:学习加解密系统的相关知识,还有ECC协议 ,采用由下而上的设计方法。

难点:点乘,点加,倍点的算法选择及设计(椭圆曲线点运算)点乘,点加,倍点,模逆模块对下层子模块的调用方法。

1、研究了椭圆曲线群上的点加运算以及倍点运算以及几种典型的点乘算法:二进制算法和非邻接二次型算法。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

随着科技的进步以及经济社会的不断发展,计算机与互联网的应用已经遍及社会每一个角落,人们对网络的依赖程度越来越高,大到国防、部队、金融机构,小到人们生活中的柴米油盐,都可能与互联网发生千丝万缕的关系,如何保证这些信息在互联网上安全的传输,是目前学术界研究的重要课题之一。 由于网络的开放性,数据要在网络上进行传输,就必须要进行加密,对数据进行加密主要分为两种算法:对称加密算法和非对称加密算法。前者运算速度快,安全性高,易于硬件实现,适用于对大量数据快算加密。后者虽然运算效率上不急前者,但是能够有效解决前者密钥分配的问题,对于多人之间加密信息传递更具有优势。

椭圆曲线密码系统 ECC 是现在主流的公钥加密系统 RSA 的有效替代。它能够在提供和 RSA 相同的安全性的前提下使用更小的密钥,是目前每比特安全性最高的公钥密码系统。由于密钥长度小,所以系统的功耗低,传输带宽小,所需的存储空间也少,但是系统具有更高的运算速度和安全性。

由于 ECC 密码体系理论复杂,运算量大,有很多种参数可供选择,本论文目标是 ECC 二进制域的硬件高速实现,为了体现硬件实现的优点:高速与安全,本论文选择了 KOBLITZ K-233 曲线作为椭圆曲线。采用固定的系统参数,采用三项式作为不可约多项式,在此基础上进行算法级别的优化,最终实现了较高的运算速度。

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4. 研究方案

点乘模块、点加模块、倍点模块以及模逆模块实际上都是一个控制器,用verilog语言编写的话,就是一个状态机,分别调用下面的子模块,完成运算。

模加模块:在ECC二元域里面,就是进行异或操作。

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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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