620 KB25 KB198520252007Jarc, BojanŠalamon, Matejštevilka:1letnik:37str. 16-22ISSN:0352-9045COBISSID:11552278URN:URN:NBN:SI:doc-73JH7MD8slStrokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materialeInformacije MIDEMdigitalni fitriFPGAkriptografski sistemiKaotični kriptografski sistem z uporabo vezij FPGA|In this paper we present a chaotic cryptographic system and its hardware realization. The core of chaotic cryptographic system is a multi-shift cipher (eq. 2, 3) or decipher (eq. 4) and pseudo-chaotic sequence generator (fig. 3),realized with second order digital filter. Relatively simple structure and executions of simple mathematical functions (addition, subtraction, scalar multiplication) allows us to use a hardware realization, suitable for high frequencies. A chaotic cryptographic system is composed of cipher and decipher circuit (fig. 5). For its realization we have used 16 bit fixed point arithmetic and FPGA XC3S500E circuit of Spartan 3E family. Plaintext digits was 16 bit long. At designing stage we have used combined schematic and language VHDL description approach (fig. 6). Maximum c1ock frequency at which cipher and decipher were inversive was 25 MHz (fig. 8 a, bl. Choosing the multi-shift function repetition number N = 7, al1ows us to encrypt the plain text with frequency 3,125 MHz. Performance was estimated for other FPGA circuits (table 1). For Virtex 4 FPGAs we've achieved maximal clock frequency 77,71 MHz at N -1V naslednjem prispevku predstavljamo kaotični kriptografski sistem in možnost njegove strojne izvedbe. Jedro kriptografskega sistema predstavljata multipomična šifrirna oz. dešifrirna funkcija (enačbe 2, 3, 4) in generator psevdo-kaotične sekvence (slika 3), realiziran z digitalnim sitom drugega reda. Razmeroma enostavna struktura in izvajanje preprostih matematičnih operacij (seštevanje, odštevanje, množenje s skalarjem) dopuščajo strojno realizacijo sistema, ki omogoča hitro delovanje. Kriptografski sistem sestavlja šifrirno in dešifrirno vezje (slika 5). Pri njegovi realizaciji smo uporabili 16 bitno aritmetiko s stalno vejico in vezje FPGA XC3S500E družine Spartan-3E. Enota odprtega sporočila je bila 16 bitna. Pri načrtovanju smo uporabili kombinirani grafični opis in opis z visokonivojskim jezikom VHDL (slika 6). Maksimalna frekvenca ure, pri kateri je bila inverznost med operacijo šifriranja in dešifriranja še zagotovljena, je znašala 25 MHz (sliki 8a, b). Pri 7-kratni (N=7) ponovilvi šifrirne funkcije je bila maksimalna frekvenca šifriranja 3,125 MHz. Ocenili smo tudi hitrost delovanja sistema pri uporabi drugih vezij FPGA (tabela 1). Ugotovili smo, da bi lahko z vezji družine Virtex 4 dosegli hitrost šifriranja 77,71 MHz pri N=1TEXTznanstveno časopisjejournalsSlovenian National E-content AggregatorNational and University Library of SloveniaStrokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale