افزايش امنيت ماژول رمزنگاري با قابليت بازپيكربندي جزئي

Security Enhancement of a Cryptographic Module with Partial Reconfiguration Capability

در اين مقاله به ارائه روشي براي افزايش امنيت در سيستم هاي مخابراتي پرداخته شده است كه شامل استفاده از 4 الگوريتم رمزنگاري به جاي يك الگوريتم رمزنگاري مي باشد. اين موضوع سبب مي شود كه دنباله به كارگيري شده از خروجي هر الگوريتم رمزنگاري به يك چهارم كاهش پيدا كند. براي پياده سازي اين روش از يك سيستم بر تراشه به نام ZYNQ از شركت Xilinx استفاده مي گردد و FPGA اين تراشه براي پياده سازي الگوريتم ها مدنظر است. استفاده از منابع سخت افزاري بيشتر (بدليل استفاده از 4 الگوريتم رمزنگاري) براي ما چالش به حساب آمده و محدوديتهايي را اضافه مي كند كه براي حل اين مساله از تكنيك بازپيكربندي جزئي استفاده مي گردد. با توجه به پيادهسازي سخت افزاري الگوريتمها، پارامترهاي زماني مناسبي از اين طرح بدست آمده است. نتايج نشان مي دهد كه علاوه بر بهبود پارامترهاي زماني، از نظر منابع سخت افزاري نيز سربار چنداني به طرح اضافه نشده است و از همه مهمتر امنيت بالاتري را در ارتياط به دست آوردهايم. در مقايسه با پياده سازي كامل طرح، بهبود 63 درصدي در ميزان استفاده از منابع سخت افزاري انجام گرفته است.

A method is proposed in this paper to enhance the security of communication systems. This method utilizes four cryptographic algorithms instead of one cryptographic algorithm. This will force the system to use one quadrature of each algorithm’s output stream. The Zynq system-on-chip from Xilinx Co. is used here and its fpga part is used for hardware implementation of these four cryptographic algorithms. Utilizing the four cryptographic algorithms leads to more hardware resource usage and is a challenging case. Partial reconfiguration is used here for solving this problem. Because of hardware implementation of these cryptographic algorithms, timing parameters of this design are all acceptable. Results show that not only the timing parameters are improved but also an enhanced security is achieved by using the four cryptographic algorithms instead of one cryptographic algorithm. A hardware resource utilization improvement of about 63% is achieved in comparison with traditional static implementation of the hardware.