【摘 要】
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PGP是一款被广泛使用的加密软件,它的加密体系属于混合加密体系,结合了对称加密与非对称加密两种不同的加密方式,针对不同类型的数据,分别采用了文件和磁盘级的动态加密技术,为用户数据提供高效且安全的加密保护。其核心是众多密钥的管理和生成问题,这些密钥都是由系统随机生成,使用用户口令加密保存的,一旦忘记了用户口令,我们将遗失这些数据,这时各种口令恢复技术就应运而生,本文将利用具有低功耗特性的FPGA平台
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PGP是一款被广泛使用的加密软件,它的加密体系属于混合加密体系,结合了对称加密与非对称加密两种不同的加密方式,针对不同类型的数据,分别采用了文件和磁盘级的动态加密技术,为用户数据提供高效且安全的加密保护。其核心是众多密钥的管理和生成问题,这些密钥都是由系统随机生成,使用用户口令加密保存的,一旦忘记了用户口令,我们将遗失这些数据,这时各种口令恢复技术就应运而生,本文将利用具有低功耗特性的FPGA平台来设计PGP混合加密体系认证机制,实现口令恢复的功能。本文首先分析了 PGP利用口加密非对称算法私钥的流程,之后设计了穷举法恢复PGP 口令的流程,并根据此流程针对Twofish-256与S2K（SHA-1）算法组合的PGP加密设计了口令认证机制的硬件架构,我们着重对该构架中的S2K函数模块与Twofish-256解密模块的实现进行了优化与改进。本文的工作成果包括:（1）采用两轮折叠的预计算SHA-1构架,利用预计算寄存器存放最后一次轮计算的部分状态变量,节约了资源,相比于原框架拥有更高的资源利用率。以上述SHA-1构架为基础,我们设计了迭代式结构的S2K函数模块,该模块的速度可以达到 5466.4key/s。（2）通过公式推导,本文采用自定义的T-box来实现Twofish算法中的g函数,最终实现的加密模块能够支持多种密钥长度的Twofish算法,在保证频率的前提下,该实现的Latency参数减少至48个时钟周期,吞吐率高达687.2Mbps。相比于 Kretzschmar U、Astarloa A 和 Lazaro J 在 Virtex-5 平台上的 Twofish实现,本文同平台Twofish实现的吞吐率由160Mbps提升至443.7Mbps。（3）在上面两点的基础上,我们在Picozed 7030开发板上实现了 PGP混合加密体系的认证机制,其口令验证的速度达到了 35730password/second,功耗为2.99W,而在 GTX590 GPU 上,速度和功耗分别是 122232password/second 和 48W,基于FPGA平台的PGP认证机制硬件功耗效率是GPU平台的4.7倍。
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