Compact, flexible and fast coprocessor design for elliptic curve pairing operation on reconfigurable hardware
FPGA üzerinde eliptik eğri pairing operasyonu için esnek, kompakt ve hızlı işlemci tasarımı
- Tez No: 309352
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERKAY SAVAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Kimlik-temelli kriptografik sistemin 1984'te Shamir tarafından ortaya atılmasıyla, araştırmacılar için yeni bir kapı aralanmış oldu. Kimlik-temelli şifreleme işlemi için uygulanabilir bir algoritma önermeyen Shamir, imzanın geçerliliğinin imzalayanın herkese açık bilgileriyle, örneğin kimliği, doğrulanabildiği uygulanabilir bir elektronik imzalama sistemi geliştirdi. Kimlik-temelli şifrelemenin ilk uygulanabilir örneğinin Boneh ve Frankin tarafından eliptik eğriler üzerinde tanımlanmış eşleme (pairing) işlemi ile verilmesinden bu yana, kriptografi alanında eşleme temelli pek çok çalışmalar yapılıp, yayınlar çıktı. Günümüzde eşleme operasyonu pek çok kriptografik uygulamada kullanılmaktadır, kimlik temelli kriptografik sistemler, anahtar değişim protokolleri, kısa imzalar, anonim imzalar ve yeni gelişen pek çok protokol ve uygulama bunların arasındadır. Özet olarak kriptografik eşleme, içerisinde çözülmesi gereken birçok problemi barındıran ve halen gelişen bir araştırma alanıdır.Bu tezde, programlanabilir donanım cihazlarında gerçekleştirilmek üzere, her türde eşleme operasyonları için çok esnek, genel ve kompakt bir yardımcı-işlemci tasarımı sunulmaktadır. Geliştirilen tasarım, değişik parametre sınıflarında her eşleme operasyonu türevini desteklemektedir. Bunu yaparken sadece eşleme operasyonu için değil, diğer birçok asimetrik anahtarlı şifreleme sistemlerinde de kullanılan temel aritmetik operasyonları gerçekleyen son derece optimize edilmiş donanımsal işlevsel birimler kullanmaktadır. Tasarımda ortaya koyduğumuz yaklaşım, yazılım ve donanımın ortak kullanımıdır. Eşleme operasyonunu hızlandırmak için en çok zaman harcayan operasyonlar parametrik ve oldukça optimize donanımsal birimler olarak gerçeklenirken, karmaşık operasyonlar (kısıtlı donanım kaynaklarını verimli olarak kullanamayan) mikro-operasyonlar vasıtasıyla yazılımsal olarak gerçeklenmiştir. Tasarımda her ne kadar eş zamanlı çalışan ve aritmetik işlemleri gerçekleyen iki-çekirdek kullanılsa da, dikkatli tasarım ve esnek yapı sayesinde tasarım karşılaştırmalı olarak az yer kaplamaktadır.
Özet (Çeviri)
Proposal of Identity-Based cryptography by Shamir in 1984 opened a new area for researchers. Failing to provide a feasible implementation of identity based encryption (IBE), Shamir developed a signature scheme, whereby signatures can be verified by publicly available information such as signer?s identity. Since the first efficient implementation of IBE realized using pairing operation on elliptic curves due to Boneh and Franklin a plethora of papers has been published and many studies have been conducted covering different aspects of pairing-based cryptography. Today, pairing is used in many cryptographic applications including, identity based cryptography, key exchange protocols, short signatures, anonymous signatures and in many other newly emerging protocols and schemes. Also, pairing is still a developing research field yielding important challenges for the research community.In this thesis, we propose a very generic, flexible and compact hardware co-processor for all kinds of pairing implementations intended for implementation on reconfigurable devices (e.g. FPGA). Our co-processor supports all types of pairing operations with different parameter classes via making use of highly-optimized hardware implementations of basic arithmetic operations common not only to pairing operations, but also to elliptic curve cryptography and other public key cryptography algorithms. Our design utilizes the idea of hardware-software co-design concept. To accelerate pairing computation we implement some units responsible for performing the most time-consuming operations as a generic, but highly optimized hardware circuits, whereas we prefer to implement some complex parts (unworthy of hardware resources) in low-level software of micro-instructions. Although we use two arithmetic cores running concurrently, our design still manages to be compact thanks to its careful and generic design.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of strain sensitive multi-walled carbon nanotubes/epoxy based nanocomposites
Gerilmeye duyarlı çok duvarlı karbon nanotüp/epoksi esaslı nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
ABDULKADİR ŞANLI
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiTechnische Universität Chemnitz (TUC)Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLFA KANOUN
- Lane change prediction for autonomous vehicles using trajectory templates
Yörünge şablonları kullanarak otonom araçlar için şerit değiştirme tahmini
İSMAİL HAKKI YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- Embedded vision system designed on a heterogeneous computing platform and applied to semen analysis
Heterojen hesaplama platformu üzerinde tasarlanan gömülü görüntü sistemi ve semen analizi uygulanması
OSMAN LEVENT ŞAVKAY
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Analysis and simulation of a novel buck-boost power converter for advanced target tracking radar satellites
Gelişmiş hedef takip radar uydulari için yeni bir düşürücü-yükseltici güç çeviricinin analizi ve simülasyonu
MUHAMMED İNCEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Yazdırılabilir piller için açık atmosferde kararlı polietilen oksit esaslı polimer elektrolitlerin geliştirilmesi
Development of air-stable polyethylene oxide based polymer electrolytes for printable batteries
BEYZA BATU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR