信息安全中的特种芯片设计与研究—分组密码算法的ASIC芯片研制与ASPL研究

摘要

分组密码算法是密码学研究的热点课题之一.分组密码具有速度快、易于标准化和便于软硬件实现等特点,利用分组密码算法的信息安全产品得到了十分广泛的应用.该文利用专用集成电路和可重构两种IC设计技术对分组密码算法的实现进行研究.针对利用专用集成电路设计技术实现分组密码算法,从设计原则、设计流程、研究内容、关键技术等方面进行了一般原理的研究,在此基础上,对DCS中心研发的两个分组密码算法进行了硬件设计与实现.在设计中,分别采用人工输入逻辑电路图的传统逻辑设计方法和基于硬件描述语言的高层次自动设计方法;针对芯片实现密码算法功能的特点,在对算法结构进行分析的基础上,侧重研究算法的工程优化;芯片设计中强调体系结构的设计,并充分利用片内EEPRoM实现在片熵空间的设计及密码芯片中必需的相关安全性设计;通过软件和硬件两种仿真方式对设计进行验证,为确保设计的正确性提供了良好的基础.在立足国内的前提下,完成了SSX05芯片的研制工作的SSX01芯片的设计工作.针对利用可重构设计技术实现分组密码算法,提出了一种特定应用可编程逻辑的设计思想,并对其设计流程、设计关键技术和应用模式进行了一般原理的研究:在此基础上,对DCS中心研发的一类基于正形置换的分组密码算法进行了设计.设计过程中,强调了可重用密码单元、互连网络以及控制编码三个要素的设计.