基于CUDA并行架構(gòu)AES算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及和發(fā)展，信息安全作為新興學(xué)科日益受到重視。受CPU串行體制的限制，傳統(tǒng)的串行密碼算法已經(jīng)越來越不能滿足信息安全對(duì)運(yùn)算速度和系統(tǒng)安全性的需求?；谟布?shí)現(xiàn)的AES加速加密器，其功能比較單一、運(yùn)算效率比較低下，實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議還需要額外的硬件資源。這種方法的不足是成本增大，而性能并不理想。隨著GPU技術(shù)的不斷發(fā)展，GPU的計(jì)算能力和帶寬已經(jīng)獲得顯著提高，近年來使用GPU對(duì)計(jì)算密集型應(yīng)用進(jìn)行加速已成為研究熱點(diǎn)之一。CUDA

2、編程模型的出現(xiàn)使得基于GPU的應(yīng)用開發(fā)更加靈活，實(shí)現(xiàn)更加高效。正是在這樣背景下，選擇“基于CUDA并行架構(gòu)AES算法的研究與實(shí)現(xiàn)”作為研究課題。
　　 詳細(xì)討論了GPU并行編程平臺(tái)CUDA獨(dú)特的軟硬件架構(gòu)；在充分研究標(biāo)準(zhǔn)加密算法AES原理基礎(chǔ)上，分析AES算法實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)思想，研究了塊密碼的工作模式并構(gòu)建AES并行加密算法的模型；討論并分析基于CUDA架構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，使用大規(guī)模矩陣乘法測(cè)試了CUDA編程平臺(tái)，驗(yàn)證了GPU擁有強(qiáng)大浮點(diǎn)

3、運(yùn)算能力。
　　 在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于CUDA并行架構(gòu)AES算法采用查找表的方式對(duì)輪函數(shù)的運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)化了加密輪的執(zhí)行步數(shù)，選擇合適的塊密碼工作模式，深入分析并比較了三種不同粒度的并行劃分方案；基于CUDA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的并行AES加密算法，完成了其實(shí)現(xiàn)的主機(jī)端程序設(shè)計(jì)及設(shè)備端程序設(shè)計(jì)；對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的并行AES加密算法和原有的CPU串行AES算法進(jìn)行了測(cè)試和分析；實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于CUDA架構(gòu)的AES算法較于CPU實(shí)現(xiàn)的AES算