УДК 004.056.55:004.274
РАЗРАБОТКА МАСШТАБИРУЕМОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
АЛГОРИТМА DES НА ПЛИС
Н.В. Криворучко, студент гр.535и.; А.Е.Перепилицын, ст. преподаватель
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»
Входными данными для алгоритма DES являются 56-битный ключ и 64-битные блоки, на которые разбивается весь исходный текст. В основе алгоритма лежит сеть Фейстеля с 16-ю раундами. Для шифрования и дешифрования используется один и тот же алгоритм, как и предполагает симметричное шифрование, но с разными подключами. Аппаратная реализация алгоритма DES на ПЛИС повышает скорость шифрования, однако узкоспециализированная реализация алгоритма не обладает гибкостью, необходимой для использования такого проекта в широком диапазоне кристаллов ПЛИС.
Целью данного исследования является изучениеособенностей масштабируемой реализации криптоалгоритма DES на ПЛИС. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачу разработки параметризируемой FPGA системы, реализующей шифрование и дешифрование с использованием алгоритма DES.
Архитектура ПЛИС позволяет реализовать решение большей части задачпоследовательным или параллельным способом, что влияет на количество ресурсов, необходимых для создания проекта. Алгоритм шифрования DES не имеет зависимости по данным между блоками данных, что позволяет увеличить количество параллельно шифруемых блоков. Масштабирование данного варианта аппаратной реализации криптоалгоритма DES на ПЛИС может быть реализован с помощью статической параметризации последовательных и параллельных частей. Такой поход позволяет настроить модули по требованиям проекта, то есть по количеству ресурсов или по производительности.
Детерминированность алгоритма шифрования не предоставляет возможности использования параметризации при описании составных частей, т.к. они фиксированы в рамках самого алгоритма. Однако, кроме функциональной параметризации, допускается параметризация самого способа реализации архитектуры. Наличие шестнадцати однотипных раундов позволяет применить параметризацию структурного описания проекта на ПЛИС.
Разработанный прототип масштабируемой реализации алгоритма DES на ПЛИС включает FPGA реализацию, использующую макетную плату AlteraDE2, и программу на стороне хост-компьютера для формирования и проверки шифруемых данных.