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随着新一代信息技术的发展以及我国加快推进“三网融合”的策略,高速接入网络成为数据、视频和话音业务相互融合的关键手段。但是我们必须看到,高速接入网络速率越来越高,对于用户的重要性越来越高,安全攻击的后果也越来越严重,尤其是面向用户的网络。高速接入网络直接面向用户甚至终端,往往是开放的和易接近的,容易受到安全攻击,必须采用更有效的安全措施来保证网络的安全性。
网络的安全问题通常采用加密技术或者认证技术手段解决,为了更有效保证高速接入网络的安全性,高速接入网络需要采用加密和认证相结合的技术,因此能够同时提供加密和认证的认证加密分组密码工作模式成为一种优选方案。GCM(Galois/Counter Mode)基于CTR(计数器)模式的加密和泛HASH函数(GHASH)设计的消息认证码,是一种可同时提供加密和认证的分组密码工作模式,具有较高安全性并得到了良好证明,没有专利,效率高可并行处理,适合高速应用。
本文“GCM加密认证算法实现与测试”,针对高速接入网络的安全需求,重点研究基于GCM分组密码工作模式的高速加密认证技术以及关键模块算法,验证算法与技术方案。
本文主要的研究成果如下:
1、对GCM加密认证算法的加密部分和认证部分进行研究。伽罗华域乘法器是GCM认证部分的核心模块,提出采用迭代Karatsub算法的方法实现乘法器,经过仿真对比分析,可以显著提高资源利用率;
2、完成了GCM加密认证算法的设计,包括加密部分和认证部分。同时基于实验室自主研制开发的FPGAnic硬件开发测试平台,实现了GCM加密认证算法;
3、根据密码算法验证体系(CAVP,Cryptographic A1gorithmValidation Program)测试向量要求,提出了GCM算法测试规范与方法。同时完成了GCM加密认证算法的测试工作(408项测试向量),并通过了第三方检测机构的检测验证。
在课题研究的过程中,还参与了以下工作:
研究并优化了基于GCM的高速接入网络加密认证技术方案,提出了新的算法方案;研制构建了一个吉比特每秒无源光网络加密认证试验系统,并通过了第三方检测机构的检测验证;结合研究了下一代无源光网络安全方案,提出了标准化文稿。