基于TPM规范的HMAC/SHA-1 IP设计

论文摘要

本文针对可信计算平台模块（TPM）的设计规范,设计了一款针对TPM应用的单向散列函数消息验证码生成模块（HMAC/SHA-1 IP）,并进行了预综合和FPGA验证。文章首先介绍了可信计算若干关键技术、TPM硬件结构以及HMAC、SHA-1算法。为了提高TPM对HMAC和SHA-1的使用效率,我们针对TPM的规范制定了设计目标,提出了一种HMAC/SHA-1的优化实现方案。文章详细介绍了HMAC/SHA-1 IP的设计过程以及功能模块划分,并利用仿真环境对其进行了FPGA验证和功能验证。设计得到的HMAC/SHA-1 IP具有长度自动计算的功能,支持未知长度消息的压缩。另外,为了提高IP的工作速度,我们采用了4-2压缩器和具有优化结构的超前进位加法器技术,并对SHA-1的实现结构进行了优化调整,使得IP的工作速度得到了明显的提高,由最初的40MHz,提高到了现在的100MHz。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 可信计算简介
• 1.3 TPM 简介
• 1.4 课题研究的目标
• 第2章 可信计算平台模块TPM 规范研究
• 2.1 TPM 介绍
• 2.2 TPM 的硬件结构
• 2.3 TPM 中的关键技术
• 2.4 HMAC 模块在TPM 中的应用
• 2.5 本章小结
• 第3章 HMAC 算法研究
• 3.1 SHA-1 算法流程
• 3.2 HMAC 算法流程
• 3.3 HMAC 的一种高效实现
• 3.4 HMAC 算法安全性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 HMAC IP 的硬件实现
• 4.1 ASIC 设计流程
• 4.2 状态机的设计
• 4.3 HMAC IP 的设计目标
• 4.4 SHA-1 结构设计及模块划分
• 4.5 HMAC 模块设计
• 4.6 HMAC/SHA-1 IP 接口描述及寄存器定义
• 4.7 性能优化
• 4.8 代码级的综合优化
• 4.9 本章小结
• 第5章 功能仿真、验证及预综合
• 5.1 FPGA 验证
• 5.2 MDK 仿真环境验证
• 5.3 逻辑综合
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结
• 参考书目
• 附录-缩略语