Loading...

Reconfigurable Architecture For Cryptanalysis Applications

Noshadravan, Mohammad Reza | 2012

1524 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 43469 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Jahangir, Amir Hossein
  7. Abstract:
  8. Nowadays, the significance of securing data and information is undeniable. Cryptography is being used to provide data security. In addition, cryptanalysis is required to evaluate the effectiveness of cryptography methods, and hence, it is an essential concept for securing data. In general, the cryptography functions shall be designed in a way to impose a high load of time-intensive operations to prevent an adversary from accessing the main data from the encrypted data. As a result, cryptography and cryptanalysis algorithms need high performance computations. So far, a number of methods have been proposed to support the required performance. These methods include: distributed computing and parallel processing, exploiting particular processor units (such as GPUs and PS3 game console processors), and using reconfigurable devices (FPGAs) to design special purpose hardware. Among these methods, FPGAs, due to their flexibility and capability to provide a higher performance, seem more promising. One of the new features of the FPGAs, so-called run time reconfiguration, makes these devices highly flexible, and it also facilitates a higher performance in terms of the computation speed in some cases. In this thesis, by exploiting the mentioned feature, we propose a new architecture for smart brute force attacks. Our approach is applied on special cryptography systems which make use of passwordbased cryptography standard (PKCS#5). In this study, the proposed architecture is implemented and compared to a regular architecture (i.e. without using run time reconfiguration) on FPGA. The results illustrate that our method utilizes the FPGA resources more efficiently than the regular one, and consequently, this leads to speedup the process and also cost and energy savings. We also demonstrate that compared to CPU, using FPGA decreases the costs of finding a password through a cryptanalysis application. That is, using FPGAs is more cost benefitial than CPUs in analyzing and checking passwords.
  9. Keywords:
  10. Field Programmable Gate Array (FPGA) ; Cryptanalysis ; Brute Force Attack ; Reconfigurable Computing ; Run Time Reconfiguration ; Password-Based Cryptography Standard (PKCS

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست جدول‌ها
  • مقدمه
  • مقدمه‌ای بر محاسبات قابل بازپیکربندی
    • ساختار FPGAها
      • عناصر منطقی قابل برنامه‌ریزی درون FPGA
      • ساختار میان ارتباطی FPGAها
    • انواع معماری‌‌های در سطح سامانه برای سامانه‌های قابل بازپیکربندی
    • انواع معماری سامانه‌های قابل بازپیکربندی از نظر زمان پیکربندی
      • بازپیکربندی در زمان ترجمه
      • بازپیکربندی در زمان اجرا
    • انواع ساختار‌های پیکربندی
      • تک‌بافت
      • چندبافت
      • بازپیکربندی جزیی
      • جابه‌جایی و یکپارچه‌سازی
      • بازپیکربندی خط لوله‌ای
      • بازپیکربندی بلوکی
    • جمع‌بندی
  • انواع روش‌های رمزشکنی و روش‌های پیاده‌سازیِ آن
    • روش‌های سنتی رمزشکنی
      • حمله‌ی سنگین
      • روش تحلیل ریاضی
    • انواع معماری‌ها برای پیاده‌سازی روش‌های رمزشکنی
      • استفاده از Play Station3 در کاربرد‌های رمزشکنی
      • استفاده از GPU برای کاربرد‌های رمزشکنی
      • استفاده از معماری قابل بازپیکربندی برای کاربرد‌های رمزنگاری و رمزشکنی
      • طراحی سامانه‌های رمزنگاری با استفاده از FPGAها
      • طراحی سامانه‌های رمزشکنی و پیداکردن رمز عبور با استفاده از FPGAها
    • جمع‌بندی
  • معماری پیشنهادی
    • پیاده سازی حمله‌ی سنگین بر روی الگوریتم AES-128 با استفاده از FPGA
    • الگوریتم حمله‌ی سنگین هوشمند به روی سامانه‌های رمزنگاری مبتنی بر رمز عبور
      • الگوریتم سامانه‌های رمزنگاری مبتنی بر رمز عبور
      • الگوریتم حمله سنگین هوشمند
      • پیاده‌سازی بر روی پردازنده‌ی همه‌منظوره
      • معماری‌های پیشنهادی برای پیاده‌سازی بر روی تراشه‌های قابل بازپیکربندی
    • جمع‌بندی
  • پیاده‌سازی و ارزیابی نتایج
    • رمزگشایی و تشخیص صحت رمز عبور در قالب بایگانی داده‌ی RAR
    • الگوریتم حمله سنگین هوشمند به فایل RAR‌ رمز شده
    • پیاده‌سازی به کمک پردازنده‌ی همه‌منظوره
    • پیاده‌سازی به کمک تراشه‌ی قابل بازپیکربندی (FPGA)
      • پیاده‌سازی معماری شماره‌ی 2: برگ برگ سازی بلوک KG
      • پیاده‌سازی معماری شماره‌ی 3: استفاده از بازپیکربندی در زمان اجرا
      • جمع‌بندی
  • جمع‌بندی، نتیجه‌گیری و ارایه‌ی کارهایی برای آینده
    • جمع‌بندی و نتیجه گیری
    • ارایه‌ی کارهایی برای آینده
  • مراجع
  • مراحل طراحی یک سامانه‌ی دارای پردازنده با قابلیت پیکربندی در زمان اجرا (RTR) با استفاده از بورد ML605
    • ساختن سامانه‌ی شامل پردازنده
    • ساختن پروژه‌ی PlanAhead
    • مشخص نمودن بخش قابل بازپیکربندی
    • اضافه نمودن پیمانه‌های قابل بازپیکربندی
    • مشخص نمودن ناحیه‌ی مربوط به بخش قابل بازپیکربندی درون FPGA
    • ساختن پیکربندی‌های جزیی و کلی و پیاده‌سازی (مکان‌یابی و مسیریابی) و تولید رشته بیت‌ها برای آن‌ها
    • ساختن image برای قرار دادن درون Compact Flash
...see more