Hardwarová akcelerace šifrovacích algoritmů s technologií Xilinx Zynq

Abstract

Tato práce se zabývá dvěma standardy pro zabezpečení uložených dat a datových toků Data Encryption Standard (dále zkratka DES) a Advanced Encryption Standard (dále zkratka AES). Prezentuje srovnání několika volně dostupných implementací pro oba algoritmy, které potom integruje do měřících zdrojových kódů v jazyce C. Měřící program potom změří rychlost provádění algoritmu a vypočítá bitovou rychlost pro různé délky vstupního bloku zprávy. Dále je součástí práce implementace obou šifrovacích algoritmů DES i AES v jazyce VHDL, simulace syntetizovaných návrhů a odvození bitové rychlosti obvodů pomocí výpisů z Vivado simulátoru. Výsledné vypočítané rychlosti hardwarových implementací jsou poté srovnány s naměřenou rychlostí softwarových implementací. Součástí práce jsou i zdrojové soubory kódu užitého při měření v jazyce C, kód VHDL implementace, program v jazyce C# pro generování VHDL komponent a další program v jazyce C# užitý při automatickém testování.The main concern of this paper are two world standard encryption algorithms Data Encryption Standard DES (DES for short) and Advanced Encryption Standard (further mentioned as AES). For these two respective algorithms, three publicly available implementations are integrated into a benchmarking code in C programming language. The code has been executed, implementations measured with three different input block lengths and bitrate calculated for each implementation. The thesis also includes hardware implementation of both encryption algorithms DES and AES using VHDL language, simulation of the synthesised circuits and calculation of the hardware implementations' bitrate using Vivado simulator's timing reports. These measured bitrates are then compared with the bitrates of benchmarked software implementations. Paper includes all source codes of the benchmarking C program and VHDL implementation, along with program written in C# used to generate VHDL components and another C# program used for automated testing.