Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Phát Triển Bộ Tăng Tốc Mật Mã Thế Hệ Tiếp Theo Linh Hoạt Và Nhanh Chóng

• Tác giả: Nguyen Hai Hau
• Người hướng dẫn: TS. Pham Hoai Luan
• Trường học: Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Phát Triển Bộ Tăng Tốc Mật Mã Thế Hệ Tiếp Theo Dựa Trên Mạng Cấu Hình Lại Chi Tiết
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Vai trò của mật mã học ở thời điểm hiện tại
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Kết quả nghiên cứu dự kiến
• 1.3. Các nội dung chính và giới hạn đề tài
• 1.3.1. Nội dung 1: Kiến thức cơ bản và khái quát
• 1.3.2. Nội dung 2: Phát triển và mô phỏng code
• 1.3.3. Nội dung 3: Triển khai và thực hiện trên phần cứng
• 1.3.4. Nội dung 4: Đánh giá và tối ưu
• 1.4. Các nghiên cứu liên quan
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Kiến trúc Mạng có thể cấu hình lại chi tiết thô — Coarse-grained Reconfigurable Array (CGRA)
• 2.2. Lịch sử phát triển của CGRA
• 2.3. Lý thuyết hoạt động tổng quan của một CGRA
• 2.4. Thuật toán SHA-3
• 2.5. Nguyên lý vận hành SHA-3
• 2.6. Thuật toán SPARKLE
• 2.7. Nguyên lý vận hành Esch-256
• 2.8. Thuật toán ROMULUS
• 2.9. Thuật toán SIPHASH và SPECK
• 2.9.1. Thuật toán SIPHASH
• 2.9.2. Thuật toán SPECK
• 3. CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC CRYPTO CGRA
• 3.1. Kiến trúc Mạng có thể cấu hình lại chi tiết thô phục vụ cho mật mã học — Crypto Coarse-grained Reconfigurable Array (Crypto CGRA)
• 3.2. Kiến trúc tổng quan Crypto CGRA
• 3.3. Đơn vị xử lý — Processing Element (PE)
• 3.4. Kết nối hàng — Row Connection (R)
• 3.5. Hoạt động tính toán của Crypto CGRA
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 4.1. Vận hành Crypto CGRA trên mô phỏng
• 4.2. Thư viện C Simulator
• 4.3. Crypto CGRA vận hành thuật toán trên mô phỏng
• 4.4. Crypto CGRA vận hành thuật toán thực tế
• 4.5. Vận hành và thẩm định Crypto CGRA trên FPGA
• 4.6. Tài nguyên thiết kế
• 4.7. So sánh Kết Quả
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ CỦA KHÓA LUẬN
• 5.1. Phương hướng phát triển
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Tổng Quan Về Phát Triển Bộ Tăng Tốc Mật Mã Thế Hệ Tiếp Theo

Bộ tăng tốc mật mã thế hệ tiếp theo đang trở thành một phần quan trọng trong việc bảo mật thông tin trong kỷ nguyên số. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, nhu cầu về các giải pháp bảo mật hiệu quả và linh hoạt ngày càng tăng. Việc phát triển bộ tăng tốc mật mã dựa trên mạng cấu hình lại chi tiết (CGRA) không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn tăng cường khả năng bảo mật cho các ứng dụng IoT và Blockchain.

1.1. Khái Niệm Về Bộ Tăng Tốc Mật Mã

Bộ tăng tốc mật mã là một phần cứng được thiết kế để thực hiện các phép toán mật mã một cách nhanh chóng và hiệu quả. Nó giúp giảm thiểu thời gian xử lý và tăng cường bảo mật cho các hệ thống thông tin.

1.2. Lợi Ích Của Mạng Cấu Hình Lại Chi Tiết

Mạng cấu hình lại chi tiết (CGRA) cho phép tái cấu hình linh hoạt, giúp tối ưu hóa hiệu suất cho các thuật toán mật mã khác nhau. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các ứng dụng yêu cầu tốc độ xử lý cao và bảo mật mạnh mẽ.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Phát Triển Bộ Tăng Tốc Mật Mã

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong công nghệ mật mã, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc phát triển bộ tăng tốc mật mã. Các vấn đề như hiệu suất, tiêu thụ năng lượng và khả năng mở rộng là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Thách Thức Về Hiệu Suất

Hiệu suất của bộ tăng tốc mật mã phụ thuộc vào khả năng xử lý của phần cứng. Việc tối ưu hóa các thuật toán mật mã để chạy hiệu quả trên CGRA là một thách thức lớn.

2.2. Vấn Đề Tiêu Thụ Năng Lượng

Tiêu thụ năng lượng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế bộ tăng tốc mật mã, đặc biệt là trong các ứng dụng IoT. Cần có các giải pháp để giảm thiểu năng lượng tiêu thụ mà vẫn đảm bảo hiệu suất.

III. Phương Pháp Phát Triển Bộ Tăng Tốc Mật Mã Dựa Trên CGRA

Phát triển bộ tăng tốc mật mã dựa trên CGRA yêu cầu một quy trình thiết kế chặt chẽ. Các bước từ nghiên cứu, phát triển đến triển khai cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính hiệu quả và bảo mật.

3.1. Nghiên Cứu Và Phát Triển Thuật Toán

Nghiên cứu các thuật toán mật mã hiện có và phát triển các thuật toán mới là bước đầu tiên trong quá trình phát triển bộ tăng tốc. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa mã nguồn và kiểm tra hiệu suất.

3.2. Triển Khai Trên Phần Cứng

Sau khi phát triển, bộ tăng tốc cần được triển khai trên phần cứng như FPGA để kiểm tra tính khả thi và hiệu suất thực tế. Việc này giúp xác định các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình hoạt động.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Bộ Tăng Tốc Mật Mã

Bộ tăng tốc mật mã có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như tài chính, y tế và IoT. Việc áp dụng công nghệ này giúp nâng cao tính bảo mật và hiệu suất cho các hệ thống thông tin.

4.1. Ứng Dụng Trong Tài Chính

Trong lĩnh vực tài chính, bộ tăng tốc mật mã giúp bảo vệ thông tin giao dịch và ngăn chặn các hành vi gian lận. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều giao dịch trực tuyến.

4.2. Ứng Dụng Trong IoT

Bộ tăng tốc mật mã cũng được áp dụng trong các thiết bị IoT, giúp bảo vệ dữ liệu cá nhân và đảm bảo an toàn cho các thiết bị kết nối. Điều này giúp tăng cường độ tin cậy của các hệ thống IoT.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Bộ Tăng Tốc Mật Mã

Tương lai của bộ tăng tốc mật mã rất hứa hẹn với sự phát triển không ngừng của công nghệ. Việc cải tiến và tối ưu hóa các giải pháp bảo mật sẽ tiếp tục là một trong những ưu tiên hàng đầu trong ngành công nghệ thông tin.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ

Xu hướng phát triển công nghệ mật mã sẽ tiếp tục tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và bảo mật. Các nghiên cứu mới sẽ giúp phát triển các thuật toán mạnh mẽ hơn.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Bảo Mật Trong Kỷ Nguyên Số

Trong kỷ nguyên số, bảo mật thông tin sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn. Bộ tăng tốc mật mã sẽ đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ dữ liệu và thông tin cá nhân.