Проектирование специализированного микроконтроллера, реализующего полнофункциональную RSA схему шифрования

Белорусский государственный университет транспорта

Электротехнический факультет

Кафедра «МТиУС»

Курсовая работа

по дисциплине

«Технические средства микропроцессорных систем»

"Проектирование специализированного микроконтроллера"

Выполнил                                                                                 Проверил

студент группы ЭМ-51                                                             ассистент

Чаплюк Д.А.                                                                             Кузьмич М.С.

Гомель 2007г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день всё больше и больше устройств компьютера, с перестраиваемой конфигурацией в сетевых приложениях, набирают популярность из-за их низкой стоимости, высоких характеристик и гибкости. Такие приложения включают эластичные маршрутизаторы, брандмауэры[1], Интернет - доступные датчики и др.  Эти устройства с перестраиваемой конфигурацией обычно распределены в больших географических зонах и управляются по  открытым сетям, создавая местное или недопустимое неудобство конфигурации. Поэтому    необходимы трудоёмкие предохранительные механизмы и конфигурации для удалённого контроля. RSA алгоритм – надёжный, высоко качественный, открытый ключ-алгоритм. Он может быть использован в этих приложениях как метод обмена секретной информацией, такой как ключи и создание цифровой подписи. Но RSA алгоритм очень интенсивен по вычислениям, действующий на очень больших целых числах( обычно тысячи бит). RSA алгоритм был принят многими коммерческими продуктами программного обеспечения и встроен в широко распространённые операционные системы Microsoft, Apple, Sun, и Novell [2]. Коммерческие ASSP( Специальные Стандарты Продуктов Приложений), как предложенные несколькими торговыми компаниями, имеют более высокое RSA исполнение, чем реализация программного обеспечения. Однако их решением стали негибкость и дороговизна[3]. С экспоненциальным возрастанием в FPGA размера по времени( закон Мура) стало возможным осуществлять сравнительно высокое исполнение пользователю, оценивающему по параметрам, RSA на FPGA по низкой стоимости[3].

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В курсовой работе необходимо спроектировать специализированный микроконтроллер, реализующий полнофункциональную RSA схему шифрования.

Выполняется 1024-битная RSA схема в VHDL.

2 ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ШИФРОВАНИЯ

2.1 ТЕОРИЯ ШИФРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ RSA

Криптографическая система с открытым ключом (или Асимметричное шифрование, Асимметричный шифр) — система шифрования информации, при которой ключ, которым зашифровывается сообщение и само зашифрованное сообщение передаётся по открытому (т.е. незащищённому, доступному для наблюдения) каналу. Для генерации открытого ключа и для прочтения зашифрованного сообщения получатель использует другой (секретный) ключ. Криптографические системы с открытым ключом в настоящее время широко применяются в различных сетевых протоколах, в частности, в протоколе SSL и основанных на нём протоколах прикладного уровня HTTPS, SSH и т.д.

Общая идея криптографической системы с открытым ключом заключается в использовании при зашифровке сообщения такой функции от открытого ключа и сообщения (хеш-функции), которую алгоритмически очень трудно обратить, т.е. вычислить по значению функции её аргумент, даже зная значение ключа. Информация, предоставляемая секретным ключом должна существенно облегчить расшифровку закодированного сообщения.

RSA — система ассиметричного шифрования, в которой для кодирования сообщения используется один ключ, а для расшифровки другой.