hash算法在fpga中的实现

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FPGA 实现的一种 SHA-1优化杂凑算法

FPGA 实现的一种 SHA-1优化杂凑算法

FPGA 实现的一种 SHA-1优化杂凑算法薛也;胡爱群【期刊名称】《东南大学学报(英文版)》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】为了满足实际应用中对算法速度以及能耗的需要,提出了一种优化的SHA-1算法.该算法将环展开与预处理2种方法相结合,通过在迭代过程中引入中间变量,并且对中间变量进行预先计算,使原本单线程的运算能够多线程地并行运行.这种并行性缩短了散列函数操作的关键路径,将循环周期从原来的80缩减到了41,运算速率得到了提高,运算时所需的芯片面积也得以减少,从而降低了能耗.该算法在 FPGA 中硬件实现时的吞吐率高达1.2 Gbit/s,时钟频率最高为91 MHz,在吞吐率与时钟频率方面取得了较好的平衡.仿真结果表明,与其他SHA-1的改进算法相比,该优化算法在没有影响经典算法安全性的基础上,获得了较高的吞吐率和较快的速率.%In order to meet the needs of higher operation speed and lower energy consumption an optimized SHA-1 algorithm is proposed.It combines two methods loop-unfolding and pre-processing.In the process intermediate variables are introduced in the iterations and pre-calculated so that the original single-threading operation can perform in a multi-threading way.This optimized algorithm exploits parallelism to shorten the critical path for hash operations.And the cycles of the original algorithm are reduced from 80 to 41 which greatly improves the operation speed.Therefore the shortened iterations of the optimized design require a smaller amount of hardware resource thusachieving a lower energy consumption. The optimized algorithm is implemented on FPGA field programmable gate array .It can achieve a throughput rate of 1.2 Gbit /s with the maximum clock frequency of 91 MHz reaching a fair balance between operation speed and throughput rate.The simulation results show that compared with other optimized SHA-1 algorithms this algorithm obtains higher operation speed and throughput rate without compromising the security of the original SHA-1 algorithm.【总页数】4页(P13-16)【作者】薛也;胡爱群【作者单位】东南大学信息安全研究中心,南京 211189;东南大学信息安全研究中心,南京 211189【正文语种】中文【中图分类】TP30因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

执行哈希算法的电路,计算芯片,加密货币矿机和方法

执行哈希算法的电路,计算芯片,加密货币矿机和方法

执行哈希算法的电路,计算芯片,加密货币矿机和方法
执行哈希算法的电路、计算芯片、加密货币矿机和方法可以用于加密货币的挖掘和交易。

哈希算法是一种将任意长度的输入消息转换为固定长度输出消息的计算方法,常用于加密货币的交易认证和区块链技术的实现。

以下是一些执行哈希算法的电路、计算芯片、加密货币矿机和方法:
1. ASIC芯片:ASIC芯片(专用集成电路)是一种专门设计用于执行特定计算任务的芯片,它可以高效地执行哈希算法和其他计算任务,因此常用于加密货币挖掘。

ASIC芯片具有低功率消耗和高性能等优点,可以提高加密货币挖掘的效率和速度。

2. FPGA芯片:FPGA芯片(现场可编程逻辑门阵列)是一种可重构的计算芯片,它可以根据需要重新配置硬件实现不同的计算任务,包括哈希算法等。

FPGA芯片在执行加密货币挖掘时比CPU和GPU更高效,但比ASIC芯片略逊一筹。

3. GPU芯片:GPU芯片(图形处理器)最初设计用于处理图形渲染,但在加密货币挖掘中也被广泛使用。

GPU芯片比CPU更适合并行计算,可以执行多个哈希算法并行处理,提高加密货币挖掘的效率。

4. 哈希算法电路:哈希算法电路是一种用于执行哈希算法的硬件电路,它可以实现高速的哈希算法计算和处理。

哈希算法电路适用于高速数据传输、加密和解密等场景,常用于加密货币挖掘和计算任务的加速。

综上所述,执行哈希算法的电路、计算芯片、加密货币矿机和方法可以通过使用ASIC芯片、FPGA芯片、GPU芯片和哈希算法电路等多种技术手段来实现,从而提高加密货币挖掘的效率、速度和安全性。

基于FPGA的SHA-1算法的设计与实现

基于FPGA的SHA-1算法的设计与实现

[ src ]S cr ahag rh r mp r n o l frcy tgahcapi t n sc sdgtls ntrs T a syterq i met o Abta t eueh s loimsaei ot t os o rpo rp i p l ai u ha ii i a e . osrf h e ur ns f t a t c o a g u i e
De i n a d I p e e t t n o HA- g rt m s d o sg n m l m n a i fS o 1Al o i h Ba e n FPG A
S N L , UDeu , I Ha g U iM jn LU n
( s tt f o t l n ewok C l g f u o t n Not wetr o ye h ia U ie s y Xi n7 0 7 ) I t ueo C nr d N t r , ol e A t mai , r ni oa e o o h s nP l t nc l nv ri , ’ 1 0 2 e c t a
初始化 的 A,,, E作为输 入 ,其余分组 用上一分组 的摘要 BcD, 输 出作为输入 ,最后一个分组 的输 出即为消息的摘要输 出。
() 5单个消息分组 的处理 。将消息分组分为 l 6份 ,每份
3 ,用 M M .M,表示 ,将 它扩充成 8 2位 , . , 0份 , 分别表示为
S 一 HA 1的整体结构可分为 5个主要模块 :输 入预 处理模 块 ,存储模块 ,核心操作模块 ,输 出模 块 ,状态机模 块。其 中 ,输 入预 处理模块 完成对 明文 的填充 附加位和填充原始 明 文长度 ;存储模块用于将 l 6份 3 2位字 的明文 扩展成 8 0 份3 2位 的 ;核心操作模块根据状态机模 块给 出的控制信

基于FPGA的SM3算法快速实现方案

基于FPGA的SM3算法快速实现方案

第37卷第6期 计算机应用与软件Vol 37No.62020年6月 ComputerApplicationsandSoftwareJun.2020基于FPGA的SM3算法快速实现方案方 轶1 丛林虎1 邓建球1 陈泽宇21(海军航空大学 山东烟台264001)2(甘肃电器科学研究院 甘肃天水741000)收稿日期:2019-05-08。

国家自然科学基金项目(51605487)。

方轶,硕士生,主研领域:区块链,数据安全。

丛林虎,讲师。

邓建球,副教授。

陈泽宇,助工。

摘 要 SM3算法是我国商用密码杂凑算法标准。

为了提高SM3算法的吞吐量,减少运算资源占用,使其更好地应用于硬件加密场景,提高执行效率与速度,进行流水线结构设计,在其基础上对关键运算路径进行并行计算设计。

同时采用进位保留加法器(CSA)进行关键路径的压缩,使完成一次压缩函数中关键路径计算所需的时钟周期明显减少。

基于FPGA对方案进行实现,并与其他几种实现方案进行性能对比,结果表明该方案的吞吐量为80.43Gbit/s,更易于在对吞吐量有较高需求的场景中使用。

关键词 SM3算法 FPGA Hash函数 流水线结构 并行计算中图分类号 TP309.7 文献标志码 A DOI:10.3969/j.issn.1000 386x.2020.06.045FASTIMPLEMENTATIONOFSM3ALGORITHMBASEDONFPGAFangYi1 CongLinhu1 DengJianqiu1 ChenZeyu21(NavalAeronauticalUniversity,Yantai264001,Shandong,China)2(GansuElectricalApplianceResearchInstitute,Tianshui741000,Gansu,China)Abstract SM3algorithmisthestandardofcommercialcipherhashingalgorithminChina.InordertoimprovethethroughputofSM3algorithm,reducetheoccupationofcomputingresources,makeitbetterappliedtothehardwareencryptionscenario,andimprovetheefficiencyandspeedofexecution,wedesignthepipelinestructureandperformedparallelcomputingdesignofkeycomputationalpaths.Thecarrysaveadder(CSA)wasadoptedtocompressthecriticalpath,sothattheclockcycleneededtocompletethecriticalpathcalculationinthecompressionfunctionwasobviouslyreduced.TheschemeisimplementedbasedonFPGA,andtheperformancecomparisonwithotherschemesshowsthatthethroughputofourschemeis80.43Gbit/s,whichiseasiertobeusedinscenarioswithhighthroughputrequire ments.Keywords SM3algorithm FPGA Hashfunction Pipelinestructure Parallelcomputing0 引 言Hash函数是一种能够将任意长的消息构造成定长数据的函数,属于密码学三大类加密算法中的一种[1]。

SHA1的FPGA高速实现

SHA1的FPGA高速实现

文 章 编 号 :10 ・9 3( 0 0 0 -6 —2 073 7 2 1 ) 60 00
在信息安全领域 中,对信息数据进行加密是一个常用且 行之有效的安全措施。在 ISc协议 中认证使用 S 一 和 Pe HA 1 MD 5单 向散列函数算法实现。 目前 S . 算法 已成 为国际 HA 1 商用密码的标准算法 。 传统的硬件数据加密方法主要有两种 。一种是基于可编 程体系结构的芯片 ( P 采用软件编程方式实现密码算法的 DS ) 方法: 另外一种是设计专用的硬件逻辑芯片( I) ASC 完成加密算 法的方法 。从安全的角度来讲 ,上述两种加密方法都存在极 大 的 安全 隐 患 : 专用 密 码 芯片 而 言 , 就 一旦 芯 片 生产 出来 以后 , 其 实 现 的 密 码 算 法 是 不可 改变 的。 对 软件 可 编 程 体系 结构 密
32 . w e 信 号 的 生成 n
_
图 1 。 W 生成 示 意 图
22 轮 运 算 模 块 . 该运 算 一 共 四轮 , 每轮 运 算 的 大体 框 架 相 同 , 只是 常 数 l ( t
和逻辑 函数 F N不同。所 以四轮 是共用同一模块。轮运算模 U 块主要包括连加 电路 、 存储模块、 移位 电路 ( 位和 3 位)逻辑 5 0 、 函数( 4轮) 多路选择器 。下面就各模块 的设计做简要说明。 、
码芯片, 则存在着代码易读和易分析 的弱点, 成为不可逾越的 安全障碍。而 F GA的出现可 以很好的解决以上两个问题 。 P l 芯片整体架构 本设计主要 分为运算模块和控制模块 。其中运算模块包 括消息扩展模块 w_ra 和轮运算模块 。 cet 2运算模块设计
3x 2 5的连加器、2位加法器、 3 多路选择器 。 当芯片复位 ( s 0或 i t0 时先把 1 rt e= n= ) i 6位输入数据缓冲 器 中的初始值装入 A、 C、 E寄存器组和 a b c d e中间 B、 D、 、、、、 值 寄存器组中。 控制信号 e 跳 变为高时开始第一轮运 算。 l l 在 总共 四轮 8 0步 的运算中每一步 的ac d 、、 直接移入到 b d e 、 、 中 作为下一轮值使用 。b循环左移 3 0位后 存入 c中。 21消 息扩 展 W。 成模 块 w_ra 的 设 计 | 生 cet 3 控 制 模 块 每个生成的、在轮运算模块中只用到一次, 本设计采用 1个 6 控制信号比较简单且有规律 ,所 以在本设计中采用 了计 3 位 的寄存器( o 2 m ……nr 1来存储每一步中可能用到的 1 3b 数 数器控制方式。由于每处理 5 2 i明文用要 8 个时钟周期 , ) 6 2i x t 1bt 1 据, 每一步的 使用完以后便让出空间, 而不是用一个 8x63b 所 以计数器采用 7位 。下面就每个控制信号的产生作介绍。 0 1x2i t 的存储器来存储 8 个 , 了大量的资源同时也提高了速度。 31ray u 信 号 的 生 成 0 节约 . edo t 组合逻辑使计数器的值 为 8 0时产生一个 正脉冲( l 0作 g l 8 二进制译码)连上一个触发器便 可实现设计要求。 ,

hash算法在fpga中的实现

hash算法在fpga中的实现

在FPGA(可编程逻辑门阵列)中实现哈希算法涉及到硬件描述语言(HDL)编程,通常使用像Verilog或VHDL这样的语言。

哈希算法的实现可以分为以下步骤:1. 选择哈希算法:首先,选择适合应用需求的哈希算法。

常见的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。

哈希算法的选择将直接影响 FPGA 上的硬件实现。

2. 设计哈希算法硬件结构:使用硬件描述语言(Verilog或VHDL)设计哈希算法的硬件结构。

这可能包括以下组件:•数据缓冲区(Data Buffer):存储输入数据块。

•状态寄存器(State Registers):存储算法的中间状态。

•轮函数(Round Function):执行哈希算法的每一轮运算。

•输出寄存器(Output Registers):存储最终哈希值。

3. 实现数据流路径:在设计中,需要实现数据从输入到输出的流动路径。

这包括将输入数据块传递到哈希算法的数据路径中,执行哈希算法的轮函数,最终得到哈希值。

4. 时钟控制:在 FPGA 中,时钟是至关重要的。

确保哈希算法的每个步骤都在正确的时钟周期内完成。

5. 测试和验证:编写测试代码来验证的哈希算法实现。

这可以包括模拟测试、硬件仿真或在实际FPGA 上进行验证。

6. 性能优化:性能优化是 FPGA 设计的一个关键方面。

可以尝试通过并行处理、流水线技术、数据复用等手段来优化的哈希算法实现,以提高性能。

示例:SHA-256哈希算法实现(简化):下面是一个简化的 SHA-256 哈希算法的 FPGA 实现的示例,使用 Verilog 语言:这是一个非常简化的例子,实际的实现会涉及到更多的细节和复杂性。

通常,哈希算法的硬件实现需要处理消息扩展、常数、轮函数等许多细节。

需要注意的是,FPGA 上的哈希算法实现是一个相当复杂的任务,需要深入了解哈希算法的原理以及 FPGA 设计的相关知识。

如果没有相关的经验,建议寻求专业的帮助或学习 FPGA 设计的基础知识。

安全散列算法的FPGA实现与仿真

安全散列算法的FPGA实现与仿真

安全散列算法的FPGA实现与仿真
崔东岳;龙兵;曾浩;向川云
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2010(000)012
【摘要】安全散列算法是一种常用的加密算法,在信息安全领域得到了广泛应用.该文通过设计硬件电路,建立SHA-1算法的模型并实现.在FPGA中实现SHA-1算法时采取并行处理的方法,对算法的实现流程进行了优化,通过模块化设计,缩短了算法实现的周期,减少了存储资源的占用.最后进行综合和仿真,验证了算法实现的正确性.【总页数】4页(P19-21,28)
【作者】崔东岳;龙兵;曾浩;向川云
【作者单位】电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731;电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731;电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731;电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.一种基于真随机序列和安全散列算法可靠加密FPGA设计的方法 [J], 朱宇
2.安全散列算法的应用研究与实现 [J], 王孟钊
3.基于安全散列算法的FPGA加密方法 [J], 崔国敏
4.基于安全散列算法的口令安全机制及其java实现 [J], 李春光;孙朝霞
5.基于安全散列算法的电子数据存证方法设计 [J], 杨海亮
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SHA-1算法及其在FPGA加密认证系统中的应用

SHA-1算法及其在FPGA加密认证系统中的应用

2 I I N U i r t, ia 10 1 hn ) . D A nv sy X ‘n7 0 6 , ia X ei C
A b t a t Th ril n l z s S c r s g rt m e p y a h a e t h r c s fte S c r a h sr c : e a t e a ay e e u e Ha h Alo i c h d e l , tt e s m i ‘ me te p o e s o h e u e H s Alo t m spu p, a a ti i to u e n e c p e u h n iain s se a pl ain b s d o HA一1T oe g r h i t i u tls t n r d c sa n r t d a t e t to y t m p i t a e n S y c c o .hewh l F PGA u h ni ain s se c mmu c t t h nc y td c p o he a t e t t y tm o c o niae wih t e e r p e hi f t DS EO1h o g h 1 wie b s8 bi 28 r u h t e - r u . - t t
2 1H s 数 的攻 击 方 法 . a h函
评价 H s ah方案 的一个 最 好方 法 是看 一 个 敌手 找 到一 对碰撞 消息所 花 的代 价有 多高 。 般地 , 一 假设 敌 手知道 H s ah算法 , 敌手 的主要 攻击 目标是 找到一 对 或更 多对 碰 撞 消息 。现有 的一 些 攻 击 H s ah方案 和计算 碰撞 消息 的方 法 主要可 以分 为两类 ,一类是
, ..^ , … ^
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hash算法在fpga中的实现
【实用版】
目录
一、FPGA 与 Hash 算法简介
二、Hash 算法在 FPGA 中的实现方法
1.选择一个好的 Hash 函数
2.管理 Hash 表
三、Hash 算法在 FPGA 中的应用优势
四、总结
正文
一、FPGA 与 Hash 算法简介
FPGA(现场可编程门阵列)是一种集成电路,可以实现数字电路的快速配置和重新配置。

它具有灵活性高、开发速度快等特点,被广泛应用于各种数字电路设计中。

Hash 算法,即散列算法,是一种将不同长度的输入数据转化为固定长度输出的算法。

它应用于数据加密、数据完整性校验、快速数据查找等领域。

二、Hash 算法在 FPGA 中的实现方法
1.选择一个好的 Hash 函数
在 FPGA 中实现 Hash 算法,首先要选择一个合适的 Hash 函数。

一个好的 Hash 函数可以减少 Hash 冲突,提高数据存储和查找的效率。

常见的 Hash 算法有 MD5 和 SHA。

2.管理 Hash 表
在 FPGA 中实现 Hash 算法,需要创建一个 Hash 表来存储数据。

Hash 表的管理包括如何确定数据的存储位置(即 Hash 函数的计算)以及如何处理 Hash 冲突。

对于第一个问题,可以采用除留余数的方法,将输入数据经过 Hash 函数计算后得到一个索引值,然后根据索引值确定数据的存储位置。

对于第二个问题,可以采用开放寻址法(如线性探测、二次探测等)来解决 Hash 冲突。

三、Hash 算法在 FPGA 中的应用优势
Hash 算法在 FPGA 中的实现具有较高的性能优势,因为 FPGA 可以并行处理多个任务,而 Hash 算法本身具有快速存取数据的特点。

此外,FPGA 可以灵活配置硬件资源,满足不同规模的 Hash 表需求。

四、总结
Hash 算法在 FPGA 中的实现为数据处理提供了一种高效、快速的方法。

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