Thiết Kế Và Đánh Giá Thuật Toán Băm Bảo Mật SHA-256 Trên Nền Tảng Phần Cứng ZynQ-702
Email tác giả liên hệ:
phuctq@hcmute.edu.vnDOI:
https://doi.org/10.54644/jte.2024.1421Từ khóa:
Thuật toán băm bảo mật, Chuỗi khối, IoT, Bộ đồng xử lý, FPGATóm tắt
Hàm băm đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống bảo mật, được sử dụng rộng rãi trong xác thực quyền riêng tư. Thuật toán băm là một thuật toán mã hóa có cấu trúc phức tạp, sử dụng nhiều phép biến đổi logic, biến đổi toán học bên trong. Do vậy khi triển khai thuật toán băm bằng phần mềm, CPU sẽ mất nhiều thời gian để tìm nạp lệnh dẫn tới tốc độ chậm và tiêu tốn tài nguyên máy tính. Hướng tiếp cận thực thi thuật toán băm trên phần cứng sẽ giúp tối ưu về tốc độ bởi phần cứng hoạt động xử lý song song. Có thể thiết kế hệ thống thuật toán băm như một chip ASIC với chức năng xác định tích hợp bên trong máy tính, song hướng thiết kế FPGA đem lại lợi ích về tính linh hoạt, có thể tái lập trình được. Trong bài báo này, chúng tôi thiết kế một hệ thống thực thi thuật toán băm bảo mật SHA-256 và đánh giá các thông số tài nguyên sử dụng, công suất hoạt động trên nền tảng phần cứng ZynQ-702. Chức năng của thuật toán được kiểm chứng thông qua mô phỏng dạng sóng sử dụng phần mềm Xilinx Vivado 2019.1.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
H. E. Michail, G. S. Athanasiou, V. Kelefouras, G. Theodoridis, and a. C. E. Goutis, "On the exploitation of a high-throughput SHA-256 FPGA design for HMAC," ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems, vol. 5, no. 1, pp. 1-28, 2012. DOI: https://doi.org/10.1145/2133352.2133354
R. García, I. A. Badillo, M. M. Sandoval, C. F. Uribe, and R. Cumplido, "A compact FPGA-based processor for the Secure Hash Algorithm SHA-256," Computers & Electrical Engineering, vol. 40, no. 1, pp. 194-202, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2013.11.014
Y. Chen and S. Li, "A High-Throughput Hardware Implementation of SHA-256 Algorithm," in 2020 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Seville, Spain, 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/ISCAS45731.2020.9181065
A. Fairouz and S. P. Khatri, "An FPGA-Based Coprocessor for Hash Unit Acceleration," in 2017 IEEE International Conference on Computer Design (ICCD), Boston, MA, USA, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ICCD.2017.53
I. L. R. Azevedo, A. S. Nery, and A. da C. Sena, "A SHA-3 Co-Processor for IoT Applications," in 2020 Workshop on Communication Networks and Power Systems (WCNPS), Brasilia, Brazil, 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/WCNPS50723.2020.9263759
S. Ni, Y. Dou, K. Chen, and L. Deng, "A Novel Design of Flexible Crypto Coprocessor and Its Application," in Advanced Computer Architecture - 10th Annual Conference, ACA 2014, Shenyang, China, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-44491-7_10
NXP Semiconductors, “Crypto Coprocessor C29x”, 2014 [Online]. Available: https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/legacy-mpu-mcus/crypto-coprocessors/crypto-coprocessor:C29x.
IBM, “IBM PCIe Cryptographic Coprocessor”, 2023 [Online]. Available: https://www.ibm.com/products/pcie-cryptographic-coprocessor.
National Institute of Standards and Technology, "Secure Hash Standard (SHS)", Federal Information Processing Standards Publication, United States, 2015.
K. K. Ting, S. C. L. Yuen, K. H. Lee, and P. H. W. Leong, "An FPGA Based SHA-256 Processor," in Field-Programmable Logic and Applications, Reconfigurable Computing Is Going Mainstream, Montpellier, France, 2002. DOI: https://doi.org/10.1007/3-540-46117-5_60
R. McEvoy, F. Crowe, C. Murphy, and W. Marnane, "Optimisation of the SHA-2 family of hash functions on FPGAs," in IEEE Computer Society Annual Symposium on Emerging VLSI Technologies and Architectures (ISVLSI'06), Karlsruhe, Germany, 2006.
M. Padhi and R. Chaudhari, "An optimized pipelined architecture of SHA-256 hash function," in 2017 7th International Symposium on Embedded Computing and System Design (ISED), Durgapur, India, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ISED.2017.8303943
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Bản quyền (c) 2024 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ Thuật
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
