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基于CTR模式的GPU并行AES算法的研究与实现 被引量：8
1
作者 费雄伟 李肯立 阳王东 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第3期529-533,共5页
为了对任意长的明/密文进行并行加密/解密,在分析了AES(Advanced Encryption Standard)的多种模式后,采用了最合适的CTR(Counter)模式设计和实现了GPU(Graphics Processing Unit)并行AES算法,并进行了优化.针对Nvidia Geforce GTX460平... 为了对任意长的明/密文进行并行加密/解密,在分析了AES(Advanced Encryption Standard)的多种模式后,采用了最合适的CTR(Counter)模式设计和实现了GPU(Graphics Processing Unit)并行AES算法,并进行了优化.针对Nvidia Geforce GTX460平台理论分析了CTR模式的并行AES算法和串行AES算法的时间复杂度,得到综合的加速比为31.59,然后在Nvidia Geforce GTX 460平台上实验运行,结果显示CTR模式的AES-256的GPU并行算法相对串行CTR模式的AES算法,实验加速比跟理论加速比基本吻合.在此基础上,对CTR模式的AES-256进行了优化.实验结果显示,优化的CTR模式的AES-256并行算法在加速比上随着明文的增大提升的比例渐渐减少并趋于稳定.优化的CTR模式的AES算法加密数据量小的明文时,其优化效果更为明显,故能有效地提升SSL(Secure Socket Layer,其明文区间为35KB-150KB)的加密性能. 展开更多
关键词 计数器模式 GPU并行 时间复杂度 加速比 统一计算架构
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分组密码算法的快速认证模式研究与设计 被引量：2
2
作者 黄玉划 胡爱群 宋宇波 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期175-178,共4页
CBC MAC模式速度较慢 .本文提出了分组密码算法的 2种快速认证模式 :一种为基于双重分组的串行认证模式 (KCBC) ,另一种为适合于硬件的基于密钥计数的并行认证模式 (KCTR MAC) .KCBC模式的速度约为CBC MAC模式的 2～ 3倍 ;KCTR MAC模式... CBC MAC模式速度较慢 .本文提出了分组密码算法的 2种快速认证模式 :一种为基于双重分组的串行认证模式 (KCBC) ,另一种为适合于硬件的基于密钥计数的并行认证模式 (KCTR MAC) .KCBC模式的速度约为CBC MAC模式的 2～ 3倍 ;KCTR MAC模式同并行认证模式PMAC相比 ,安全性显著改善 .KCBC或KCTR MAC认证模式和CTR(计数器 )加密模式结合可构成分组密码算法的新工作模式 .新工作模式同标准模式CCM(CTRwithCBC MAC)相比 ,有明显的速度优势 ,其综合性能优于CCM . 展开更多
关键词 认证模式 CBC-MAC模式 PMAC模式 计数器模式 CCM模式
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集中式无线局域网分离介质访问控制的CCMP设计
3
作者 刘立群 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2011年第8期2159-2161,共3页
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... 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。 展开更多
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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IEEE802．15．4中AES-CCM协议的扩展指令集实现 被引量：1
4
作者 封斌 齐德昱 韩海雯 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期335-340,共6页
该文在高级加密标准(AES)快速算法的基础上,设计了一组基于可配置处理器NiosII上的扩展指令,用于IEEE802.15.4标准媒体访问控制层中基于AES算法的计数器模式和密码分组链接消息验证码(AES-CCM)协议的硬件加速。该文首先推导出快速算法... 该文在高级加密标准(AES)快速算法的基础上,设计了一组基于可配置处理器NiosII上的扩展指令,用于IEEE802.15.4标准媒体访问控制层中基于AES算法的计数器模式和密码分组链接消息验证码(AES-CCM)协议的硬件加速。该文首先推导出快速算法中用于轮变换的查找表与S盒的逻辑关系,然后通过复合域变换方法用硬件电路实现S盒的计算,从而消除了支撑扩展指令集的硬件逻辑对片上存储空间的消耗。同时给出该协议基于查表法的扩展指令集和协处理器的设计方案,并在EP2C35芯片上进行实现和对比。该方案仅消耗223个逻辑单元(LE),吞吐量为668.7 kbps,时钟周期数比软件算法加速174.6倍,芯片面积仅为协处理器方案的9.5%,显著降低了无线传感网节点设备的成本和功耗。 展开更多
关键词 无线传感网 扩展指令集 IEEE802 15 4 高级加密标准的计数器模式和密码块链信息认证码(AES—CCM)协议 S盒 复合域
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真实环境下的Wi-Fi个人通信安全性分析 被引量：3
5
作者 刘年生 陈鑫龙 王震 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第S01期137-141,共5页
针对Wi-Fi个人通信中安全脆弱的问题,提出了一种基于WAP3规范的安全性增强方案,采用理论分析与实验验证相结合的方法进行Wi-Fi安全性研究。首先,对Wi-Fi通信中主流如的安全协议有线等效私密性(WEP)协议和计数器模式下密文分组链接消息... 针对Wi-Fi个人通信中安全脆弱的问题,提出了一种基于WAP3规范的安全性增强方案,采用理论分析与实验验证相结合的方法进行Wi-Fi安全性研究。首先,对Wi-Fi通信中主流如的安全协议有线等效私密性(WEP)协议和计数器模式下密文分组链接消息验证码认证协议(CCMP)进行了安全性理论分析,分析结果显示它们在安全算法和协议时序中都存在较严重的脆弱性问题,其中密码算法莱维斯特加密(ARC4)算法提供的安全保护等级低于高级加密标准(AES)算法。其次,在实际的Wi-Fi个人通信环境下进行安全性实验测试,实验结果显示了ARC4和AES算法都随着密钥长度的增加破译难度提高,相应恢复密钥所需的时间呈现出非二进制指数的增长趋势,可在有限的计算资源条件下快速恢复出密钥。在相同的密钥长度和计算资源下,恢复AES密钥所需的时间比ARC4的要多一倍以上。最后,WPA3规范支持对等实体同时验证(SAE)双向认证和高强度的加密算法,弥补了WEP协议和CCMP的主要不足,在与WPA2同样的实验环境下,连续破译一个月还未能恢复出WPA3中的AES密钥,WPA3可显著提高无线个人通信的安全性;但WPA3需持续改进,增强抵抗拒绝服务攻击的能力,逼近至一种理想的安全水平。 展开更多
关键词 Wi-Fi安全性 个人无线通信 有线等效私密性协议 计数器模式下密文分组链接消息验证码协议 对等实体同时验证
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基于不等长counter的存储器机密性和完整性保护方法
6
作者 马海峰 姚念民 杜文杰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2503-2506,共4页
针对计数器模式加密存在的counter存储开销大,容易溢出的问题,本文提出一种高效的数据机密性和完整性保护方法,它基于数据访问的局部特性,为内存访问频率不同的区域设置不同的counter长度,且counter长度可动态调整.分析和模拟实验表明,... 针对计数器模式加密存在的counter存储开销大,容易溢出的问题,本文提出一种高效的数据机密性和完整性保护方法,它基于数据访问的局部特性,为内存访问频率不同的区域设置不同的counter长度,且counter长度可动态调整.分析和模拟实验表明,该方法可降低内存开销并减少溢出次数. 展开更多
关键词 计数器模式加密 机密性 完整性
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基于FPGA的高性能可扩展SM4-GCM算法实现 被引量：6
7
作者 翟嘉琪 李斌 +1 位作者 周清雷 陈晓杰 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第10期74-82,共9页
在大数据和5G技术蓬勃发展的背景下,高速通信系统中的信息加密成为了新的研究热点,如何在保证数据高安全性的同时,提高数据吞吐率,降低加密算法适配不同应用场景的难度成为了重要的研究课题。针对传统软件实现的SM4-GCM算法吞吐率小、... 在大数据和5G技术蓬勃发展的背景下,高速通信系统中的信息加密成为了新的研究热点,如何在保证数据高安全性的同时,提高数据吞吐率,降低加密算法适配不同应用场景的难度成为了重要的研究课题。针对传统软件实现的SM4-GCM算法吞吐率小、难以在多变的5G及大数据场景下应用的问题,文中基于FPGA可重构的特点,深入剖析SM4-GCM算法的特征,利用Mastrovito算法、Karatsuba算法、快速求余算法,设计了两种高性能、数控分离、可扩展的电路结构,分别采用全流水线技术和四度并行技术对SM4-GCM算法进行加速优化,在保证高安全性的同时,达到了较高吞吐率,并且可灵活移植于各种应用场景。实验结果表明,所提出的两种方案中的单个SM4-GCM模块的吞吐率分别达到了28.16 Gbps和28.8 Gbps,在性能、可扩展性等方面均优于同类已发表的设计。 展开更多
关键词 SM4 伽罗华/计数器模式 FPGA 高吞吐率 可扩展
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基于CUDA的SKINNY加密算法并行实现与分析 被引量：4
8
作者 解文博 韦永壮 刘争红 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期1136-1141,共6页
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... 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。 展开更多
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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量子噪声随机流密码中密钥扩展模块的研究 被引量：3
9
作者 史海勤 蒲涛 +2 位作者 郑吉林 谭业腾 陈毓锴 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期196-201,共6页
密钥扩展是量子噪声随机流密码(QNRC)高效利用量子密钥分发(QKD)密钥的手段,通常使用经典加密方法来进行密钥扩展。高级加密标准(AES)和Hash算法因其破译难度大,在QNRC实验中常用作密钥扩展。根据分组加密的工作模式,合理设计了计数器(C... 密钥扩展是量子噪声随机流密码(QNRC)高效利用量子密钥分发(QKD)密钥的手段,通常使用经典加密方法来进行密钥扩展。高级加密标准(AES)和Hash算法因其破译难度大,在QNRC实验中常用作密钥扩展。根据分组加密的工作模式,合理设计了计数器(CTR)模式和密码分组链接(CBC)模式下的Hash扩展方案。并且对不同扩展方案下产生的运行密钥流进行了NIST随机性检测,测试结果表明CTR和CBC模式下的AES和Hash扩展都能通过随机性检测。尤其是CTR模式下的Hash扩展,输入长度可以灵活控制,能较好地适应现代高速光网络的不同需求。 展开更多
关键词 量子信息 密钥扩展 量子噪声随机流密码 HASH算法 计数器模式 密码分组链接模式
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