Design and implementation of a constant-time fpga accelerator for fast elliptic curve cryptography
Hızlı eliptik eğri kriptografi için sabit zamanlı, alanda programlanabilir kapı dizileri hızlandırıcısının tasarımı ve gerçeklenmesi
- Tez No: 444561
- Danışmanlar: PROF. 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: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Eliptik Eğri Kriptografi (EEK) günümüzde en sık kullanılan Açık Anahtarlı Şifreleme (AAŞ) türlerinden birisidir. Diğer AAŞ türlerine kıyasla EEK'nin kısa anahtar boyu ve daha hızlı ve verimli gerçekleme imkanı vermesi, onu hem endüstriyel hem de akademik çevrelerde popüler hale getirmektedir. Bu tez kapsamında, Galbraith-Lin-Scott (GLS) ailesine mensup eliptik eğriler üzerinde, eliptik eğri nokta çarpımı için, sabit zamanda çalışan bir donanım hızlandırıcı mimarisi tasarımı öneriyoruz. Bu donanım mimarisi, yaklaşık 128-bitlik güvenlik düzeyi sağlayan, n = 127 ile ikinci dereceye genişlemiş GF(2^2n) cebrik cismi için özelleştirilmiştir. Tez kapsamında, GF(2^2n) cebrik cismi üzerinde tanımlanmış GLS eğrileri aritmetiğini gerçekleyen basamak-temelli ve Karatsuba çarpma devreleri üzerinde denemeler gerçekleştirilmiş ve elde edilen alan ve zaman başarımları rapor edilmiştir. Tasarımın XILINX KINTEX-7 Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri cihazı üzerinde gerçek donanım gerçeklemesi, bir eliptik eğri nokta çarpım işlemini, 3.98μs saniyede tamamlayabilmektedir. Bu süre, bu tezdeki tasarımın, bu işlem için literatürde rapor edilmiş 128 bit ve 128 bit'e yakın güvenlik düzeylerindeki tüm yazılım ve donanım uygulamalarından daha hızlı çalıştığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Elliptic Curve Cryptography (ECC) is one of the most popular public-key cryptosystems (PKC) today. Relatively shorter key lengths used in ECC compared to other popular PKCs and its potential for faster and more effcient implementations, both in software and in hardware, make it popular in industry and academia. In this thesis, we propose a scalar multiplication hardware accelerator that computes a constant-time variable-base point multiplication over the Galbraith-Lin-Scott (GLS) family of binary elliptic curves. Our hardware design is specifically customized for the quadratic extension field F22n; with n = 127; which provides a security level close to 128 bits. We experiment with digit-based and Karatsuba multipliers for performing F2127 arithmetic used in GLS elliptic curves and report the time and area performances obtained by these two classes of multipliers. The real hardware implementation of our design achieves a delay of about 3.98 s for computing one scalar multiplication on a XILINX KINTEX-7 FPGA device. This result clearly demonstrates that the proposed design claims the current speed record for this operation at or around the 128-bit security level for any hardware or software implementation reported in the literature.
Benzer Tezler
- GPU üzerinde yazılım tabanlı anten gerçeklenmesi
Realization of software-defined antenna on GPU
ABDULLAH BAKIRTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Klonlanamaz fonksiyonlar ve yardımcı bilgiler kullanılarak patent hakları korunması, özgün algoritma ve donanımın güvenliğinin sağlanması
Protection of patent rights, maintenance of original algorithm and hardware security using physical unclonable functions and helper data
BURAK GÖVEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Design and implementation of FPGA-based assembler using content addressable memory (CAM)
İçerik adreslemeli bellek (CAM) kullanılarak FPGA tabanlı assembler tasarımı ve uygulaması
ABDELKADER LAZZEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN PEHLİVAN
DOÇ. DR. HALİT ÖZTEKİN
- Hücresel Yapay Sinir Ağı işlemcisi tasarımı ve FPGA gerçeklemesi
Design and FPGA implementation of Cellular Neural Network processor
VOLKAN MERİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Model tabanlı adaptif LMS hüzmeleme tasarımı ve FPGAüzerinde gerçeklenmesi
Model-based design and FPGA implementation of adaptive LMS beamforming
EŞREF TEMEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN COŞKUN KARALAR