基于FPGA实现的RSA密码系统的设计

随着社会信息化的不断发展，网络技术得到了广泛应用，网络的开放性也给信息安全带来了严重的隐患，而密码技术特别是加密技术则是确保信息安全的核心技术。RSA密码体制是目前比较成熟的公钥密码体制，可用于数据加解密、数字签名、身份验证等。目前，大多数信息加密加密技术采用的是软件加密技术，采用纯软件的方式实现RSA算法，虽然降低了解密的强度，但却增加了运算时间。随着EDA技术的迅速发展，人们尝试着利用FPGA将加密软件算法转化为硬件实现，即实现所谓的硬件加密。与传统的软件加密相比，硬件加密的主要特点是：抗解密强度高，稳定性和兼容性好。
RSA算法的核心运算是大整数模幕运算，而模幂运算是由一系列的模乘运算构成。模幕、模乘运算是RSA算法运算速度的瓶颈，它们的运算速度决定着RSA密码算法运算效率。本文在系统分析各种RSA密码算法的基础上，阐述了一个基于Montgomery算法的CLOS模式的1024位RSA密码系统的FPGA设计和实现，包括结构设计、主要模块的设计思想、Verilog程序设计和有关仿真结果，并采用Altera公司的Cyclone系列EPIC12Q240C6芯片实现了该RSA密码算法。在系统的设计过程中，充分利用了资源复用和分时共享技术，有效地减少了系统资源占用；利用流水线设计技术，提高了数据路径的吞吐率和系统的运行速度。

关键词：RSA, Montgomery, FPGA，模幕，模乘

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