Αλγόριθμος κρυπτογράφησης Anubis : μελέτη και υλοποίηση σε υλικό

• Κύριος συγγραφέας: Πλακίδας, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Κουφοπαύλου, Οδυσσέας
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2014
• Θέματα: Κρυπτογραφία; Cryptography; VHDL; Block cipher; 005.82

Η παρούσα εργασία περιλαµβάνει την µοντελοποίηση του block cipher αλγόριθµου κρυπτογραφίας Anubis σε γλώσσα VHDL, και την επαλήθευση λειτουργίας του επί πλακέτας FPGA. Ο αλγόριθµος Anubis ήταν µεταξύ των συµµετεχόντων αλγορίθµων στον ευρωπαϊκό διαγωνισµό NESSIE. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται µία σύντοµη παρουσίαση των βασικών όρων και εννοιών της κρυπτογραφίας, και παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας των σύγχρονων αλγορίθµων κρυπτογραφίας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται ο αλγόριθµος Anubis και οι µαθηµατικές συνιστώσες των δύο λειτουργιών που τον απαρτίζουν: της λειτουργίας υπολογισµού της key sequence και της καθαυτό λειτουργίας κρυπτογράφησης/αποκρυπτογράφησης δεδοµένων. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται εν συντοµία τα υλικά και τα προγράµµατα που χρησιµοποιήθηκαν για την ανάπτυξη της παρούσας εργασίας. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύεται η υλοποίηση του αλγορίθµου, µε την περιγραφή των δοµικών του στοιχείων, του υποσυστήµατος ελέγχου και χρονισµού, µε ιδιαίτερη έµφαση σε σηµεία όπου έγιναν ιδιαίτερες σχεδιαστικές επιλογές. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η προσαρµογή και εφαρµογή του VHDL µοντέλου pου αναπτύχθηκε σε πλακέτα FPGA της οικογένειας Virtex-5, καθώς και οι µετρήσεις που ελήφθησαν σε αυτή. Το σύστηµα που σχεδιάστηκε αρχικά αφορά τον πλήρη αλγόριθµο, για όλο το δυνατό εύρος κλειδιών από 128 έως 320 bits και για είσοδο plaintext/ciphertext των 128 bits. Δεν περιλαµβάνονται στη σχεδίαση περιφερειακά συστήµατα όπως γεννήτρια κλειδιών ή µνήµες και µονάδες εισόδου/εξόδου. Έγινε µερική µόνο υλοποίηση των λειτουργιών αυτών µέσω ενός προγράµµατος wrapper ώστε να δοκιµαστεί η λειτουργία του επί του FPGA. Λόγω περιορισµών του FPGA που διετίθετο, η υλοποίηση που δοκιµάστηκε αφορούσε έκδοση των 256 bits. Σε αντίθεση µε άλλους, πιο διαδεδοµένους αλγόριθµους, ως τώρα δεν υπάρχει κάποια αντίστοιχη υλοποίηση για τον Anubis. Ως εκ τούτου συγκρίσεις για την απόδοσή του ως προς ταχύτητα ή κατανάλωση επιφανείας µπορούν να γίνουν µόνο µε τις software εκδοχές του και µε άλλους παρεµφερείς αλγόριθµους.