面向密码算法的可重构自动映射方法的设计与实现

发布时间：2020-07-29 22:53

【摘要】：目前,可重构处理器由于兼具通用处理器的灵活性和专用集成电路的高效性,被广泛使用和研究,可重构自动映射技术可以大大缩短开发周期,成为可重构技术中不可或缺的重要部分。面向密码算法这种专有领域的可重构处理器是当下的研究重点,密码算法相比普通计算而言拥有更大的映射规模和更复杂的计算功能,因此也具有更高的映射难度。本文在针对密码算法可重构映射时采用空间映射技术,现有的空间映射技术对映射图中的流水气泡优化不足从而导致了映射结果流水性能差,这个问题在拥有多扇出节点和非平衡Feistel结构的密码算法映射中又尤为突出。为了避免普通的流水气泡优化带来的优化率低等问题,本文设计了基于直通算子共享的优化策略和基于循环体外探索的多轮循环映射优化策略,为了进一步提升流水气泡的优化空间,设计了基于CM函数下降的启发式映射算法,为了在较小规模映射时能够更精确地求解,设计了基于改进DFS的映射方案搜索算法和基于求解时长估算的映射算法选择策略,最终的实验结果表明,相比现有算法得出映射结果的吞吐率,本文的算法平均提升了111.50%~148.92%。目前针对密码算法可重构自动映射的研究并不多,导致一些机构的唯一选择仍然手动映射,本文的研究成果将在很大程度上减小开发周期,也将为密码算法可重构自动映射技术的研究打下基础。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918.1
【图文】：

示意图,可重构计算,阵列,示意图

图 1-1 可重构计算阵列示意图况下，手动映射是用户使用可重构处理了手动映射成为一些小型机构当下的选映射方案进行着研究。但是，手工映射需要对计算功能和阵列结构都十分熟悉要花费大量时间进行功能分析、阵列分不齐，不同的映射人员得出的配置结果容性，当阵列结构发生变化就必须重新速度快、效果好的特点，避免了手工映传统的成熟的编译技术不能直接用在可的研究热点。构处理器结构的研究是一个热点方向理器成为其中的一个典型代表[9][10]。普

模式图,分组加密,模式,密码算法

密码算法的本质功能是加密，为了使得密文更不容易被破解，密码算法的计算中不仅包含、四则运算、移位运算等线性运算，还包括查表运算这样的非线性计运算。这些计算功能不能代替，因此在目标阵列结构设计时应该针对每一种功能进行具体设计。(3). 使用方式密码算法大致分为分组密码算法、流密码算法和摘要算法等类别，摘要算法的密文长度固逆，主要应用在一致性验证、数字签名以及安全认证等方面[42]，分组密码算法和流密码算逆的密码算法，可以用于所有的加解密场景，其中分组密码算法是人们使用最广泛的密码。密码算法会被用来对大量数据（比如一篇文章、一段视频等）进行相同形式的加密或解和普通的程序片段不一样的是，密码算法在计算阵列上的一次映射通常会被多组数据使用密码算法的多种加密模式中，如图 2-1 的 ECB 模式是最常使用的模式之一，在这种模式下数据的加密对前一组数据的加密结果没有依赖，因此多组数据可以进行流水计算,由此可见的性能对密码算法的性能有着巨大的影响，因此目标阵列结构中必须支持流水计算的功能

框架图,密码算法,框架,密钥

11图 2-2 密码算法计算框架长度通常和明文长度一致，为了使得每一轮式单独对密钥进行计算。从图 2-2 可以看出一个具体的密码算法中，当初始密钥确定下定下来。如果将密码算法的密钥扩展计算部进行加密时，这部分的计算就会不断重复无将密钥扩展的计算放在离线进行，只保留加2-3 所示，相比图 2-2 而言在很大程度上降低

【参考文献】