Thiết Kế Và Đánh Giá Thuật Toán Băm Bảo Mật SHA-256 Trên Nền Tảng Phần Cứng ZynQ-702

Abstract

Hàm băm đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống bảo mật, được sử dụng rộng rãi trong xác thực quyền riêng tư. Thuật toán băm là một thuật toán mã hóa có cấu trúc phức tạp, sử dụng nhiều phép biến đổi logic, biến đổi toán học bên trong. Do vậy khi triển khai thuật toán băm bằng phần mềm, CPU sẽ mất nhiều thời gian để tìm nạp lệnh dẫn tới tốc độ chậm và tiêu tốn tài nguyên máy tính. Hướng tiếp cận thực thi thuật toán băm trên phần cứng sẽ giúp tối ưu về tốc độ bởi phần cứng hoạt động xử lý song song. Có thể thiết kế hệ thống thuật toán băm như một chip ASIC với chức năng xác định tích hợp bên trong máy tính, song hướng thiết kế FPGA đem lại lợi ích về tính linh hoạt, có thể tái lập trình được. Trong bài báo này, chúng tôi thiết kế một hệ thống thực thi thuật toán băm bảo mật SHA-256 và đánh giá các thông số tài nguyên sử dụng, công suất hoạt động trên nền tảng phần cứng ZynQ-702. Chức năng của thuật toán được kiểm chứng thông qua mô phỏng dạng sóng sử dụng phần mềm Xilinx Vivado 2019.1.