Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN  |  EL

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Ο Χώρος μου

Επιτάχυνση σε επίπεδο υλικού του αλγορίθμου κρυπτογράφησης Adiantum πάνω στην πλατφόρμα προγραμματιζόμενης λογικής PYNQ

Ampatzidis Konstantinos

Πλήρης Εγγραφή


URI: http://purl.tuc.gr/dl/dias/4AC968CF-12A6-4C11-B9F9-3FDD59971B72
Έτος 2021
Τύπος Διπλωματική Εργασία
Άδεια Χρήσης
Λεπτομέρειες
Βιβλιογραφική Αναφορά Κωνσταντίνος Αμπατζίδης, "Επιτάχυνση σε επίπεδο υλικού του αλγορίθμου κρυπτογράφησης Adiantum πάνω στην πλατφόρμα προγραμματιζόμενης λογικής PYNQ", Διπλωματική Εργασία, Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2021 https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.88981
Εμφανίζεται στις Συλλογές

Περίληψη

Ενώ στη σύγχρονη εποχή η τεχνολογία είναι συνυφασμένη με την καθημερινότητα, ένας εκθετικά αυξανόμενος όγκος πληροφορίας είναι εκτεθειμένος σε πιθανές παραβιάσεις δεδομένων. Σε αυτό το πλαίσιο, το πεδίο της κρυπτογραφίας προσφέρει την αναγκαία εμπιστευτικότητα και ακρίβεια στη διαχείριση ευαίσθητων δεδομένων. Υπάρχουσες επιλογές όπως ο AES μπορούν συχνά να οδηγήσουν σε σημαντικό κόστος στην απόδοση, ωστόσο η πρόσφατη εμφάνιση πιο ελαφριών εναλλακτικών, όπως ο Adiantum, επιλύουν το δίλημμα μεταξύ ταχύτητας και ασφάλειας. Η σύνδεση ανάπτυξης υλικού και κρυπτογραφίας είναι αναπόφευκτη καθώς το υλικό προσφέρει υψηλό παραλληλισμό, ο οποίος με τη σειρά του έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερες εφαρμογές και ισορροπημένη κατανάλωση ενέργειας. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζουμε την πρώτη προσπάθεια επιτάχυνσης του αλγορίθμου Adiantum για μεγάλα μεγέθη κειμένου με χρήση FPGAs. Η διπλωματική αποτελείται από τρία μέρη: ανάλυση της κατανομής του αλγορίθμου Adiantum με σκοπό να διαπιστωθούν τα πιο υπολογιστικά απαιτητικά κομμάτια του, υλοποίηση του πυρήνα ChaCha12 ο οποίος καταλαμβάνει περίπου 86%-96% του συνολικού χρόνου, και πλήρης υλοποίηση του πυρήνα ChaCha12 και του αλγορίθμου Adiantum σε πλακέτα PYNQ Z1 FPGA. Παρά τους τεχνικούς περιορισμούς, τα αποτελέσματα είναι πολύ ενθαρρυντικά. Συγκεκριμένα ο πυρήνας ChaCha12 είναι 10,731 φορές πιο γρήγορος και 77,000 φορές πιο αποδοτικός ενεργειακά από τον επεξεργαστή Intel i5-3230M. Αν ο αλγόριθμος Adiantum εκτελούνταν σε σύγχρονο σύστημα με επεξεργαστή Intel i5-3230M άμεσα συνδεδεμένο με FPGA λογική, συμπεριλαμβανόμενου του κόστους για Ι/Ο, θα έτρεχε σε ταχύτητες που προσεγγίζουν τα θεωρητικά όρια του νόμου του Amdahl. Ωστόσο, επειδή ο επεξεργαστής του PYNQ Z1 είναι 15 φορές πιο αργός από τον επεξεργαστή Intel i5-3230M, ο πλήρης αλγόριθμος Adiantum στον Intel i5-3230M είναι 4 φορές πιο γρήγορος από ότι στο σύστημα Pynq-z1, αλλά με 2 φορές υψηλότερο ενεργειακό κόστος.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες

Στατιστικά