Σχεδιασμός και υλοποίηση συν-επεξεργαστή κρυπτογραφίας σε αρχιτεκτονική συνόλου εντολών τύπου risc-v
Loading...
Date
2025-02-24
Authors
Τσάβος, Μάριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ραγδαία ανάπτυξη των δυνατοτήτων των δικτυακών δομών σε ταχύτητα και bandwidth (δίκτυα 5G, 6G), σε συνδυασμό με την εμφάνιση νέων τεχνολογιών που επιτρέπουν τη διασύνδεση ολοένα και περισσότερων συσκευών σε αυτές (IoT, Cloud Computing), δημιουργεί νέες ανάγκες για αυξημένα επίπεδα ασφάλειας και υψηλότερες ταχύτητες εκτέλεσης διαδικασιών.
Στα πλαίσια των παραπάνω εξελίξεων αναπτύχθηκε ένας συνεπεξεργαστής κρυπτογραφίας ο οποίος υλοποιεί τον αλγόριθμο κρυπτογράφησης μπλοκ AES. Ο συνεπεξεργαστής σχεδιάστηκε ως τμήμα επέκτασης του softcore επεξεργαστή ανοιχτού κώδικα NEORV32 αρχιτεκτονικής συνόλου εντολών RISC-V, ενώ στη συνέχεια αναπτύχθηκε ένα επεκτατικό σύνολο εντολών σε επίπεδο μικροαρχιτεκτονικής για την διαχείριση της λειτουργίας του.
Η ανάπτυξη έγινε σε γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL, στο περιβάλλον υλοποίησης Vivado της εταιρίας Xilinx, με στόχο την εφαρμογή τεχνικών παραλληλοποίησης και Pipelining για την επιτάχυνση της απόδοσης του αλγόριθμου. Ο συνεπεξεργαστής υλοποιεί πολλαπλές εκδόσεις του αλγόριθμου σε ό,τι αφορά βασικές παραμέτους της λειτουργίας του, όπως μέγεθος κρυφού κλειδιού και ρυθμίσεις λειτουργίας (Operation Modes), ενώ ταυτόχρονα προσφέρει στον σχεδιαστή την επιλογή επέκτασης των δυνατοτήτων του ανάλογα με τις απαιτήσεις του υπολογιστικού συστήματος, υποστηρίζοντας παράλληλη επεξεργασία δεδομένων μεγάλου όγκου σε μορφή διανυσμάτων.
Οι αποκρίσεις της πειραματικής διαδικασίας αξιολογήθηκαν με βάση αναμενόμενες αποκρίσεις του αλγόριθμου για δεδομένες εισόδους, οι οποίες παρέχονται από τον NIST (National Institute of Standards and Technology).
Description
Keywords
Συνεπεξεργαστές, Κρυπτογραφία, Αλγόριθμοι AES