Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V

Η εμφάνιση ολοένα και περισσότερων διασυνδεδεμένων συσκευών στη σημερινή εποχή, δημιουργεί όλο και πιο πολύ την ανάγκη για προσθήκη λειτουργιών που προσφέρουν ασφάλεια σε αυτές. Αυτό, αποσκοπεί στην προστασία κρίσιμων πληροφοριών από κακόβουλους και τελικά την προστασία του χρήστη. Τα σημερινά ενσωμ...

Full description

Bibliographic Details
Main Author:	Μπουφέας, Δημήτριος
Other Authors:	Boufeas, Dimitrios
Language:	Greek
Published:	2023
Subjects:	Κρυπτογραφία Αρχιτεκρονική υπολογιστών Cryptography Computer architecture RISC-V
Online Access:	https://hdl.handle.net/10889/24763

id	nemertes-10889-24763
record_format	dspace
spelling	nemertes-10889-247632023-03-10T04:35:38Z Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V Implementation of a cryptographic system using RISC-V technology Μπουφέας, Δημήτριος Boufeas, Dimitrios Κρυπτογραφία Αρχιτεκρονική υπολογιστών Cryptography Computer architecture RISC-V Η εμφάνιση ολοένα και περισσότερων διασυνδεδεμένων συσκευών στη σημερινή εποχή, δημιουργεί όλο και πιο πολύ την ανάγκη για προσθήκη λειτουργιών που προσφέρουν ασφάλεια σε αυτές. Αυτό, αποσκοπεί στην προστασία κρίσιμων πληροφοριών από κακόβουλους και τελικά την προστασία του χρήστη. Τα σημερινά ενσωματωμένα συστήματα χρησιμοποιούν τεχνολογίες που προσφέρουν ασφάλεια, όμως υπάρχει η απαίτηση να είναι αποδοτικά και να πληρούν διάφορους περιορισμούς όπως ελάχιστο χώρο και κατανάλωση. Στη παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιούνται τέσσερις διαφορετικοί αλγόριθμοι κρυπτογραφίας σε έναν επεξεργαστή τεχνολογίας RISC-V. Πιο συγκεκριμένα υλοποιούνται οι κωδικοποιητές τμημάτων AES και PRESENT, η συνάρτηση κατακερματισμού SHA-256 και ο κωδικοποιητής ροής SNOW-V. Η γρήγορη υλοποίηση αυτών των αλγορίθμων, επιτρέπει στο σύστημα να παρέχει μια βάση ώστε να χτιστούν πάνω της πιο σύνθετες μέθοδοι για εξασφάλιση της εμπιστευτικότητας και της αυθεντικότητας των δεδομένων. Για την επέκταση του συνόλου εντολών RISC-V χρησιμοποιείται το σύστημα NEORV32, που είναι ένας RISC-V softcore επεξεργαστής ανοιχτού κώδικα. Ο επεξεργαστής είναι υλοποιημένος στη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και επιτρέπει στον χρήστη να διαμορφώσει διάφορες παραμέτρους όπως ποιες RISC-V επεκτάσεις υλοποιούνται. Τέλος, το σύστημα υλοποιείται σε μία συσκευή FPGA και συγκεκριμένα την Arty A7-100 της Digilent και γίνονται συγκρίσεις όσον αφορά τον χρόνο εκτέλεσης, τη μνήμη και τους απαιτούμενους πόρους με άλλες υλοποιήσεις από τη βιβλιογραφία. The appearance of more and more interconnected devices in today’s age is increasingly creating the need to add security functions to them. This is aimed at protecting critical information from malicious and ultimately protecting the user. Today’s built-in systems use security technologies, but there are efficiency requirements and area and power constraints that have to be met. In this work, four different cryptographic algorithms are implemented in a RISC-V processor. Specifically, the AES and PRESENT block ciphers, the SHA-256 hash function and the SNOW-V stream cipher are implemented. The fast implementation of these algorithms provides a base to build on more complex security methods to ensure data confidentiality and authenticity, ensuring that the required space remains small. The NEORV32 processor is used to extend the RISC-V instruction set, which is an open source RISC-V softcore processor. It is implemented in VHDL hardware description language and allows the user to specify different parameters, such as which RISC-V extensions will be implemented. Finally, the system was simulated in an FPGA device, specifically the Digilent’s Arty A7-100 and comparisons are made regarding run time, memory and required resources between this work and other implementations found in the literature. 2023-03-09T10:10:49Z 2023-03-09T10:10:49Z 2023-03-09 https://hdl.handle.net/10889/24763 el Attribution 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/ application/pdf
institution	UPatras
collection	Nemertes
language	Greek
topic	Κρυπτογραφία Αρχιτεκρονική υπολογιστών Cryptography Computer architecture RISC-V
spellingShingle	Κρυπτογραφία Αρχιτεκρονική υπολογιστών Cryptography Computer architecture RISC-V Μπουφέας, Δημήτριος Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
description	Η εμφάνιση ολοένα και περισσότερων διασυνδεδεμένων συσκευών στη σημερινή εποχή, δημιουργεί όλο και πιο πολύ την ανάγκη για προσθήκη λειτουργιών που προσφέρουν ασφάλεια σε αυτές. Αυτό, αποσκοπεί στην προστασία κρίσιμων πληροφοριών από κακόβουλους και τελικά την προστασία του χρήστη. Τα σημερινά ενσωματωμένα συστήματα χρησιμοποιούν τεχνολογίες που προσφέρουν ασφάλεια, όμως υπάρχει η απαίτηση να είναι αποδοτικά και να πληρούν διάφορους περιορισμούς όπως ελάχιστο χώρο και κατανάλωση. Στη παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιούνται τέσσερις διαφορετικοί αλγόριθμοι κρυπτογραφίας σε έναν επεξεργαστή τεχνολογίας RISC-V. Πιο συγκεκριμένα υλοποιούνται οι κωδικοποιητές τμημάτων AES και PRESENT, η συνάρτηση κατακερματισμού SHA-256 και ο κωδικοποιητής ροής SNOW-V. Η γρήγορη υλοποίηση αυτών των αλγορίθμων, επιτρέπει στο σύστημα να παρέχει μια βάση ώστε να χτιστούν πάνω της πιο σύνθετες μέθοδοι για εξασφάλιση της εμπιστευτικότητας και της αυθεντικότητας των δεδομένων. Για την επέκταση του συνόλου εντολών RISC-V χρησιμοποιείται το σύστημα NEORV32, που είναι ένας RISC-V softcore επεξεργαστής ανοιχτού κώδικα. Ο επεξεργαστής είναι υλοποιημένος στη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και επιτρέπει στον χρήστη να διαμορφώσει διάφορες παραμέτρους όπως ποιες RISC-V επεκτάσεις υλοποιούνται. Τέλος, το σύστημα υλοποιείται σε μία συσκευή FPGA και συγκεκριμένα την Arty A7-100 της Digilent και γίνονται συγκρίσεις όσον αφορά τον χρόνο εκτέλεσης, τη μνήμη και τους απαιτούμενους πόρους με άλλες υλοποιήσεις από τη βιβλιογραφία.
author2	Boufeas, Dimitrios
author_facet	Boufeas, Dimitrios Μπουφέας, Δημήτριος
author	Μπουφέας, Δημήτριος
author_sort	Μπουφέας, Δημήτριος
title	Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
title_short	Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
title_full	Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
title_fullStr	Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
title_full_unstemmed	Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V
title_sort	υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας risc-v
publishDate	2023
url	https://hdl.handle.net/10889/24763
work_keys_str_mv	AT mpoupheasdēmētrios ylopoiēsēsystēmatoskryptographiasmechrēsētechnologiasriscv AT mpoupheasdēmētrios implementationofacryptographicsystemusingriscvtechnology
_version_	1771297173730754560

Υλοποίηση συστήματος κρυπτογραφίας με χρήση τεχνολογίας RISC-V

Similar Items