Efficient hardware architectures for crytographic algorithms used in computer and communication systems

Abstract

Modern kriptografi matematik, elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimini içinde barındıran-bilgi sistemleri için güvenlik hizmetlerinin basit ögelerini sunan önemli bir disiplindir. Günümüzde, daha önemli olan kriptografi temellerinin nasıl uygulandığı ve kullanıldığıdır. Bu temel birimler hesaplama açısından karmaşık olan bir dizi matematiksel dönüşümü önemli ölçüde içinde barındırır ve hesaplama verimliliği sorunlarıyla karşı karşıyadır. Bilgisayar ve iletişim sistemlerinde güvenlik düzeylerini artırmak muazzam seviyede çarpma işlemi ya da hesaplama karmaşıklığını daha kötü hale getiren yüz basamak büyüklüğünde ya da daha büyük boyuta olan anahtarlar kullanan algoritmaları gerçekleştirmeyi gerektirir. Bu tezde, hesaplama verimliliği zorluklarının üstesinden gelmek amacıyla, bilişim sistemlerine güvenlik fonksiyonu kazandırmada gerekli olan kriptografik algoritmalar için çeşitli verimli donanım mimarileri önerilmiştir. Kaynak paylaşımı, verimli bellek erişim düzeni ve sıkı zamanlama gibi kavramları içinde barındıran önerilen tasarım teknikleri sayesinde, simetrik ve asimetrik kriptografiyide içeren birçok türde kriptografi algoritma için özgün verimli yardımcı işlemciler geliştirilmiştir. Önerilen yardımcı işlemciler artan sistem gereksinimleriyle ortaya çıkan zorluklarla başa çıkmaya ve maliyetler ve hesaplama performansı arasında daha iyi denge bulmaya odaklanır. Önerilen mimariler analiz edilmiş ve alan, frekans ve çıktı ölçütlerinden oluşan donanım performans ölçütleri esas alınarak kıyaslanmıştır. Yapılan karşılaştırma ve deney sonuçları uygulanan metodun bir çok uygulama için yeterli bir çıktı performansı ile birlikte çok düşük alan gereksinim özelliklerini göstermektedir. Sonuçlar aynı zamanda çalışan kriptografik algoritmaların hesaplama verimli donanım mimarileri tasarımı verimlilik sorunları çözer ve algoritma içindeki parelelliği ortaya çıkarır.