导　　师： 唐韶华

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 信息安全是人类社会最重要的话题之一。第一次世界大战之后,现代密码学迅猛发展,Blowfish、DES、RC4以及AES等对称密码相继问世并沿用至今。同时RSA、ECC以及Diffie-Hellman密钥交换等非对称密码技术也广泛地应用在我们的生活中。当今社会正在从PC时代向移动互联网时代过渡。人们所使用的电子终端以手机、平板电脑等低功耗便携设备为主。这些移动终端的计算能力较弱,存储空间有限,继续沿用传统的RSA和ECC公钥密码算法显得力不从心。同时,随着计算机技术的进步,量子计算机的出现对目前建立在大整数分解问题和离散对数问题上的公钥密码算法产生了威胁。因此有研究人员提出了新的公钥密码体制,既能够抵御未来量子计算机的攻击,又适合在低资源的硬件设备上使用。多变量公钥密码体制(MPKC)就是符合上述条件的一种公钥密码,因为它的安全性建立在有限域上的非线性多变量方程组的求解问题上,这是一个NP困难问题,且量子计算机并不能很好地求解这类问题。MPKC发展至今已经有20余年,其种类非常丰富。签名算法有Rainbow、TTS等,加密算法有PMI+、HFE等,本文优化和实现的是新近提出的一种新型MPKC密码算法,既可以用于加密场景,又可以用于签名场景。本文主要研究该MPKC算法在低资源硬件设备上的实现,并以低功耗和低资源为目标进行优化。首先对算法进行性能和安全性分析,估算不同有限域和参数对算法的影响,从而确定合适的参数选择。然后分析和总结算法的运算类型,并对扩域运算、线性仿射变换等运算部件进行优化和实现。接着设计指令集,并以微指令处理器的方式设计和实现该算法的密码芯片。最后在FPGA上进行实际功能验证和测试,并测量系统功耗和硬件开销。最终将得到一种低资源低功耗的MPKC密码芯片方案。

关 键 词： 多变量公钥密码 微指令处理器 低资源

领　　域： [电子电信—通信与信息系统] [电子电信—信息与通信工程]