基于时变互耦合双混沌系统的轻量级序列密码

文章针对资源受限的物联网环境下的数据加密传输问题,设计了一种基于时变互耦合双混沌系统的轻量级序列密码。以Tent和Arnold混沌映射为基础,通过引入累加器和耦合项,构造一种用于序列密码内部状态更新的时变双混沌系统,基于位操作,对密钥流输出部分进行设计。文章对算法的基本运算、参数、精度、实现方式和策略进行设计并在FPGA上实现,硬件资源消耗为2370个等效门,密钥流输出速率为1.68 bit/clk。分析表明,该密码具有良好的安全性和抗攻击能力,与ISO/IEC标准的轻量级序列密码相比,安全性、资源消耗和吞吐量均有显著优势。

轻量级序列密码算法lizard的FPGA设计与优化

Lizard序列密码算法作为类似eSTREAM组合中Grain的算法,由于较小的内部状态,具有较好的硬件实现优势。为了在硬件层面提高该算法实现的工作频率,同时一定程度上降低资源消耗,本文使用Verilog硬件语言对该算法进行FPGA实现,并提出两种设计方案。首先,本文基于二段式有限状态机设计了算法实现的基础版本。其次,本文在基础版本设计的基础上通过对密码Lizard算法的原理分析,完成了算法6比特并行版本的设计,进一步提高了算法运行的吞吐率。最后,在Vivado 2019.2.1环境中采用赛灵思公司的Spartan7系列的硬件平台XC7S50FGGA484-1芯片,使用Verilog硬件设计语言对密码Lizard算法两种设计版本进行设计、综合和实现,再通过ModelSim 10.4进行仿真验证,结果表明两种设计的工程实现结果与标准测试向量相同。性能测试结果显示:在基础版本中,Lizard序列密码算法实现了最小的面积消耗,最高工作频率达到221MHz;在并行版本中,Lizard序列密码算法实现最大的吞吐量可达1254Mbps,提高了数据加密运算的速率。

几种轻量级加密算法的比较研究

随着无线射频识别(RFID)技术在各个应用领域的迅猛发展,轻量级(lightweight)加密算法日益受到人们的关注。在RFID中硬件资源是极端受限制的,为了在算法加密性能与硬件资源开销间得到一个好的权衡,把椭圆曲线加密算法(ECC)与流密码加密算法中RC4算法,分组加密算法中的PRESENT算法,进行分析比较。并选取Atmega-32微处理器在AVR Studio仿真平台上进行分析比较。实验获得了这三种算法在算法运行效率、密码安全强度和硬件资源开销间的比较结果。得出,在硬件资源同样极端受限的环境下,ECC所表现出的运行效率和密码安全强度是其他两种算法所不能比拟的,证明了非对称加密算法也可以做到轻量化。

ZUC-256流密码轻量级硬件设计与实现

ZUC‑256是由中国开发的一种应对于5G通信和量子计算机的流密码,该算法主要包含ZUC‑256流密码和一种基于该流密码的完整性算法(EIA3)。本文设计了2种不同的ZUC‑256流密码轻量级电路结构,以及1种基于ZUC‑256流密码的EIA3算法结构。基于FPGA对设计的电路结构和算法结构进行实现,并进行了性能对比。对比结果表明:本文设计的2种电路结构最高达到了6.72 Gb/s的吞吐率,相较于现有的ZUC‑256电路设计在速度上提高了45.24%;本文设计的2种电路相较于之前的ZUC‑128占用资源更少,在面积上分别减少38.48%和30.90%;本文设计的EIA3算法结构仅用0.71μs即可对128位的数据进行加密。

轻量级加密算法的低功耗硬件实现与研究

轻量级(lightweight)加密算法是应用于资源有限环境下的一类加密算法.随着射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的高速发展,促进了轻量级加密算法向小面积和低功耗的趋势发展.本文在分析现有轻量级加密算法A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的基础上,根据其结构特点,分别在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上和采用0.18μm CMOS工艺的ASIC平台上实现了A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的低功耗硬件实现方案.设计在Synopsys的Design Compiler上的实验结果表明,提出的低功耗方案工作在100KHz时,功耗均低于2μW,与已有设计相比,具有面积小和功耗低的优点.

一种面向RFID的超轻量级流密码算法

针对无线射频识别(RFID)系统安全性较低的问题,提出一种适用于RFID标签的超轻量级流密码算法Willow。根据正差集性质选取函数抽头,以增加猜测确定攻击的复杂度。采用动态初始化方式并使用位数较小的计数器进行密钥索引和初始化,从而降低算法的电路面积和功耗。在Design Compiler上进行对比实验,结果表明,与Grain-v1、Plantlet等算法相比,Willow算法的延迟和功耗均较低,其在硬件性能和安全性上取得了较好的折中。

轻量级序列密码研究进展

随着移动通信和物联网的快速发展,在硬件资源受限和功耗较低的应用场景中对密码保护的需求越来越大,密码算法的轻量化成为必然要求,近年来,轻量级序列密码的设计与分析是一个研究热点。首先介绍了四个新型的轻量级序列密码,它们共同的特点是内部状态小于密钥长度的两倍;其次介绍了每种算法的最新安全性评估结果;最后探讨了轻量级序列密码的发展趋势。