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题名基于通用计算平台SM4-CTR算法并行实现与优化
被引量：7
- 1
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作者
李晓东
胡一鸣
池亚平
钱榕
张健毅
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机构
北京电子科技学院
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出处
《密码学报》
CSCD
2022年第4期663-676,共14页
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基金
国家重点研发计划(2018YFB1004100)。
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文摘
随着大数据、云计算、5G通信技术的迅速发展,数据传输安全问题日益凸显,密码算法的设计和高效实现变得尤为重要,能高速运行的国产密码算法已成为保护国家安全的关键.与此同时,原本只用于图像计算的硬件GPU,在编程模型CUDA发布后就成为通用的、普及化的算力资源.本文基于通用的计算机平台,提出了利用其本地GPU进行CTR工作模式下SM4算法高速加解密的并行实现和优化方案.实验表明,本文提出的SM4-CTR并行加解密方案能够有效提高SM4算法的运行效率,在通用的计算机平台上,能够达到40倍加速比,加解密速率达到了14.192 Gbps.实验中还分析了线程块划分对GPU并行加速效果的影响,最优线程块大小为128到512,且必须为32的整倍数.最后,基于本文实验的结果与其他团队的优化SM4方案进行对比,包括传统工作模式下利用CPU、GPU优化的方案和利用软件快速实现的方案,对比结果显示即便之前团队的方案运行的平台硬件条件好于本文实验环境,文中提出的方案运行速率依然能做到大幅领先.因此,本文方案在安全性、运算速率提高的同时适用平台也更加广泛,在实际生活中针对大数据和个人数据的安全保护中必将发挥巨大的作用.
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关键词
SM4算法
ctr模式
CUDA
GPU加速
并行算法
通用计算机平台
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Keywords
SM4 algorithm
ctr mode
CUDA
GPU acceleration
parallel algorithm
general computer platform
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分类号
TP309.7
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名SM4算法CTR模式的高吞吐率ASIC实现
被引量：9
- 2
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作者
王泽芳
唐中剑
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机构
重庆青年职业技术学院信息工程系
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出处
《电子器件》
CAS
北大核心
2019年第1期173-177,共5页
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基金
重庆市教委科研项目(KJ1738463)
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文摘
针对同时要求安全性能高和吞吐率高的应用场景,基于支持并行实现的计数器模式SM4算法,提出一种高性能、可扩展的电路结构。该结构分离了控制平面和数据平面,并对数据平面进行了参数化,使得电路性能可依据吞吐率需求进行扩展。通过该结构,既可保障数据的安全性能,又可保证较高的吞吐率。FPGA实现结果显示,单通道设计的吞吐率可达14.647Gbit/s,而资源开销仅为7 423 ALMs。在0.18μm CMOS工艺下进行综合的芯片面积为0.271 mm^2。
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关键词
加密
SM4算法
ASIC实现
ctr模式
高吞吐率
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Keywords
cryptography
SM4 algorithm
ASIC Implementation
ctr mode
high-throughput
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分类号
TP309.7
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于CTR操作模式的AES算法加密组件的研究
被引量：1
- 3
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作者
乐丁惕
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机构
闽江学院计算机科学系
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出处
《长春工程学院学报（自然科学版）》
2012年第4期117-118,122,共3页
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文摘
通过对AES算法进行研究和实现,并对CTR算法的操作模式必要性和模式原理进行说明,结合COM的优秀特性将基于CTR操作模式的AES算法封装在一个组件中,组成一个跨平台可重用性的组件。
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关键词
信息安全
AES算法
ctr操作模式
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Keywords
information security
AES algorithm
ctr operation mode
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分类号
TP301.6
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于双重分组和密钥计数的并行认证模式
- 4
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作者
黄玉划
胡爱群
宋宇波
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机构
东南大学信息安全研究中心
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出处
《中国工程科学》
2004年第7期70-74,共5页
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基金
"八六三"高技术计划资助项目 (2 0 0 2AA14 3 0 10
2 0 0 3AA14 3 0 40 )
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文摘
由于CBC -MAC模式不可并行处理 ,提出了一种基于双重分组的并行认证模式 (PKCB)。PKCB模式同并行认证模式PMAC相比 ,安全性和速率都有显著提高 ,PKCB认证模式与CTR (计数器 )加密模式结合可构成分组密码算法的一种全工作模式。在此基础上提出了一种基于密钥计数的并行认证模式 (KCTR -MAC)。KCTR -MAC模式安全性比PMAC模式高得多 ,而速率未降低 ,KCTR -MAC认证模式和CTR加密模式结合也可构成分组密码算法的一种全工作模式 (2CTR) ,2CTR模式的综合性能不亚于标准模式CCM (CTRwithCBC -MAC) ,是一种安全快速的实用模式。
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关键词
认证模式
CBC-MAC模式
PMAC模式
ctr模式
CCM模式
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Keywords
authentication mode
CBC-MAC mode
PMAC mode
ctr mode
CCM mode
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分类号
TN918
[电子电信—通信与信息系统]
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于CUDA的SKINNY加密算法并行实现与分析
被引量：4
- 5
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作者
解文博
韦永壮
刘争红
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机构
广西密码学与信息安全重点实验室(桂林电子科技大学)
广西无线宽带通信与信号处理重点实验室(桂林电子科技大学)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2021年第4期1136-1141,共6页
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基金
广西无线宽带通信与信号处理重点实验室主任基金资助项目(GXKL06160112)。
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文摘
针对SKINNY加密算法在中央处理器(CPU)下实现效率偏低的问题,提出一种基于图形处理器(GPU)的快速实现方法。首先,结合SKINNY算法的结构特征提出优化方案,将5个分步操作优化整合为1个整体运算;然后,分析该算法的电子密码本(ECB)模式和计数器(CTR)模式的特性,并给出并行粒度、内存分配等并行设计方案。实验结果表明,与传统的CPU实现方法下的SKINNY算法相比,基于计算统一设备架构(CUDA)实现的SKINNY算法的效率和吞吐量得到很大提升。具体来说,当处理的数据达到16 MB及以上时,在所提实现方法下,SKINNY算法的ECB模式的加速效率提升峰值为99.85%,加速比峰值为671,CTR模式的加速效率提升峰值为99.87%,加速比峰值为765;而与已有AES-256(ECB)和SKINNY_ECB并行算法比较,新提出的SKINNY-256(ECB)并行算法的吞吐量分别是它们的吞吐量的1.29倍和2.55倍。
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关键词
SKINNY密码算法
并行计算
统一计算架构
图形处理器
电子密码本模式
计数器模式
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Keywords
SKINNY cryption algorithm
parallel computing
Compute Unified Device Architecture(CUDA)
Graphic Processing Unit(GPU)
Electronic CodeBook(ECB)mode
Counter(ctr)mode
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分类号
TP309.
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名集中式无线局域网分离介质访问控制的CCMP设计
- 6
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作者
刘立群
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机构
甘肃农业大学信息科学技术学院
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2011年第8期2159-2161,共3页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61063028)
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文摘
针对临时密钥完整性协议(TKIP)潜在的安全缺陷,提出了一种新的可有效提高无线网络安全性的现场可编程门阵列(FPGA)的计数器模式和密码分组链接消息认证模式协议(CCMP)的设计方案。研究了CCMP的机密性原理,分析表明CCMP比TKIP提供了更为安全的保障。在已有的集中式无线局域网(WLAN)分离介质访问控制(MAC)架构下,给出了CCMP模块的实现方法和电路结构。分析比较了现有的4种高级加密标准(AES)实现方案的运行性能,测试结果表明该实现方案能提供更高的加密性能,提高了无线网络的机密性。
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关键词
分离介质访问控制
计数器模式和密码分组链接消息认证模式协议
高级加密标准
计数器模式数据加密
密码分组链接消息认证码完整性检查
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Keywords
split Medium Access Control（MAC）
counter mode with cipher-block chaining with message authentication code protocol（CCMP）
Advanced Encryption Standard（AES）
Counter mode（ctr） for data confidentiality
Cipher-block Chaining with Message Authentication Code（CBC-MAC） for authentication and integrity
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分类号
TP309.2
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
TP393.17
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名AXI总线加密模块的设计与验证
被引量：5
- 7
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作者
贺依盟
周亚军
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机构
杭州电子科技大学自动化学院
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出处
《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》
2016年第1期57-62,共6页
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文摘
结合信息安全的需求以及SoC技术的发展,设计了一种基于AES加解密算法的AXI总线加密IP,达到从CPU到slave的整个数据通路的加解密目的,实现SoC内部的端到端加密.其中通过内置多个FIFO,分别在读写通道缓存CPU发出的AXI Burst传输,保证CPU发出的总线传输可以被顺序的加解密处理.在AES算法实现方面,完成了ECB,CTR两种便于并行处理的加密模式.在读写通道分别加入AES实现模块,保证加解密操作的并行处理.同时构建结构化的UVM验证平台,结合APB和AXI的VIP来实现对该IP的随机约束和覆盖率分析,最终通过Synopsys的VCS仿真工具完成功能验证.
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关键词
AXI加密
AES-ctr模式
验证VIP
统一验证方法学
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Keywords
AXI encrypt
AES-ctr mode
verification VIP
universal verification methodology
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分类号
TN492
[电子电信—微电子学与固体电子学]
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