安全算法并行计算研究与实现

论文摘要

安全算法是并行计算的其中一个应用分支,包括对密码算法,随机序列等的各种安全检测算法。这些安全算法的性能直接影响着整个应用系统的性能。随着软硬件技术的提高,人们对安全算法提出了新的要求。本文主要研究了安全算法的一般并行实现方式,并使用OpenMP进行仿真实现,指出并行实现过程中遇到的一般问题与其相对应的解决思路与方案以及并行程序的性能优化方法。重点介绍了并行随机数生成器的实现方式、优缺点和检测方法。设计了具有良好可扩展性的两种高性能并行生成器的并行实现步骤。总结了在并行环境下,对并行随机数生成器的检测方法的新的要求和发展趋势。最后给出MD6的两种并行实现思路,通过对两个程序实现结果的分析和对比,明确指出并行实现需考虑和解决的问题以及OpenMP实现并行的局限性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 并行计算的发展背景
• 1.1.1 计算机科学的发展
• 1.1.2 对并行计算的迫切需求
• 1.2 安全算法的分析研究
• 1.3 论文的研究内容及论文安排
• 第二章 并行计算的实现技术
• 2.1 硬件背景
• 2.1.1 计算机的发展
• 2.1.2 并行机的发展
• 2.2 并行程序设计
• 2.2.1 设计方式
• 2.2.2 性能测评
• 2.3 具体实现技术
• 2.3.1 共享存储系统
• 2.3.2 分布存储系统
• 2.4 程序设计中遇到的问题与解决方案
• 2.4.1 面临的问题
• 2.4.2 解决方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 安全算法的并行实现与优化
• 3.1 安全算法的特性
• 3.2 基本并行算法设计
• 3.2.1 数据划分
• 3.2.2 锁操作
• 3.3 OpenMP 实现并行
• 3.3.1 OpenMP 简介
• 3.3.2 编译器对OpenMP 的支持
• 3.3.3 算法并行化基本技巧
• 3.4 并行程序优化
• 3.4.1 Intel 软件介绍
• 3.4.2 程序优化具体实例
• 3.5 本章小结
• 第四章 并行伪随机数生成器检测研究
• 4.1 伪随机数的基本概况
• 4.2 并行伪随机数生成器的基本概况
• 4.2.1 各种生成器介绍
• 4.2.2 生成器的优缺点
• 4.3 并行伪随机数生成器实现
• 4.3.1 线性同余生成器使用序列分割方式组合
• 4.3.2 乘法延迟斐波纳契数列发生器使用独立序列群方式组合
• 4.4 检测方法
• 4.4.1 随机性检测技术
• 4.4.2 并行随机性检测技术
• 4.5 本章小结
• 第五章 MD6 并行实现
• 5.1 MD6 原理
• 5.1.1 MD6 参数介绍
• 5.1.2 MD6 实现模式
• 5.2 MD6 具体并行实现
• 5.2.1 逐级单独实现
• 5.2.2 串行合并实现
• 5.2.3 程序实现结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文和参与的科研项目