Σχεδιασμός κρυπτογραφικής πλατφόρμας για πιστοποίηση μηνυμάτων με χρήση CBC και HMAC μηχανισμών (VLSI υλοποίηση)

• Main Author: Θανασούλης, Βασίλης
• Other Authors: Γκούτης, Κωνσταντίνος
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2010
• Subjects: Κρυπτογράφηση; Ασφάλεια συστήματος; Πιστοποίηση; Cryptography; System security; Authentication; 005.82

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν: ο σχεδιασμός και η υλοποίηση (σε γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL) ενός πλήρως pipeline CBC-HMAC συστήματος που εξασφαλίζει τις κρυπτογραφικές υπηρεσίες της εμπιστευτικότητας, της ακεραιότητας και της επικύρωσης. Το κίνητρο αυτής της υλοποίησης ήταν οι πολλές διαδεδομένες υπηρεσίες όπου χρησιμοποιείται το CBC-HMAC σύστημα όπως: IPsec, ΙΕΕΕ 802.11i (CCMP), TLS πρωτόκολλο, ΙΕΕΕ P1619.1, SRTprotocol κ.τ.λ. Το Advanced Encryption Standard (AES) και το CBC-AES256 κρυπτογραφικό σύστημα βελτιστοποιήθηκαν όσο αφορά την ταχύτητα και τον παράγοντα area και υλοποιήθηκαν με pipeline τεχνική με την οποία, μπορούν να επεξεργάζονται ταυτόχρονα μέχρι και 7 διαφορετικά μηνύματα εισόδου. O μηχανισμός HMAC με pipeline αρχιτεκτονική βελτιστοποιήθηκε επίσης χρησιμοποιώντας ως κρυπτογραφικό πυρήνα τον SHA-256 αλγόριθμο. Το CBC-HMAC σύστημα εξομοιώθηκε πλήρως και ελέγχθηκε χρησιμοποιώντας τον προσομοιωτή ModelSim. Το εργαλείο σύνθεσης της VHDL υλοποίησης, στις FPGA τεχνολογίες (οικογένεια συσκευών Xilinx- Virtex) ήταν η μηχανή σύνθεσης LeonardoSpectrum. Το υλοποιημένο CBC-HMAC σύστημα σχεδιάστηκε με pipeline αρχιτεκτονική, με αποτέλεσμα να μπορεί να επεξεργάζεται ταυτόχρονα μέχρι και 11 διαφορετικά μηνύματα εισόδου και με εξαγωγή αποτελέσματος ανά 20 clk. Τα αποτελέσματα της σύνθεσης (Xilinx-VirtexE) είναι για τη συχνότητα 46.0 MHz και για το throughput 1177.6 Mbps. Αυτά δείχνουν ότι το υλοποιημένο σύστημα έχει αποδοτική συχνότητα και υψηλό ρυθμό εξυπηρέτησης (throughput) που είναι πολύ μεγαλύτερος σε σύγκριση με τη τυπική υλοποίηση του ιδίου συστήματος.