基于MIPS處理器的TPM安全芯片設(shè)計(jì).pdf

1、計(jì)算機(jī)為我們的生活帶來(lái)了極大的便利，但同時(shí)也給我們帶來(lái)了很多安全問(wèn)題。在個(gè)人隱私方面，我們存儲(chǔ)于電腦、手機(jī)中的信息可以輕易地被盜取;在財(cái)產(chǎn)方面，越來(lái)越多的不法分子通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得用戶的支付密碼。計(jì)算機(jī)安全問(wèn)題甚至可以給國(guó)防帶來(lái)巨大的隱患。通常，解決計(jì)算機(jī)安全問(wèn)題的手段是靠軟件來(lái)進(jìn)行防衛(wèi)，但僅靠軟件的防衛(wèi)手段有其弊端，難以應(yīng)對(duì)花樣繁雜的攻擊形式，也給計(jì)算機(jī)的性能帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。而以可信計(jì)算為基礎(chǔ)的TPM安全芯片是依靠硬件來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行保護(hù)的有

2、效措施，不僅具有更好的安全性，而且其執(zhí)行比軟件更快，是當(dāng)前有關(guān)計(jì)算機(jī)安全的研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。本文正是基于這樣的思想設(shè)計(jì)一款TPM安全芯片。TPM芯片一般是以SOC的形式具體實(shí)現(xiàn)的，本文的設(shè)計(jì)也是以MIPS處理器為核心搭建一個(gè)SOC，通過(guò)AMBA總線掛載一些TPM協(xié)議中規(guī)定的模塊，以此來(lái)作為TPM芯片的具體實(shí)現(xiàn)。
　　本文所完成的模塊有四個(gè)。分別是MIPS處理器、DES加密模塊、AES加密模塊、SHA-1加密模塊。
　　關(guān)于M

3、IPS處理器的設(shè)計(jì)，本文通過(guò)查閱資料、調(diào)查市場(chǎng)已有產(chǎn)品等方式，了解并借鑒了一些已有產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)MIPS處理器從基本框架著手開(kāi)始設(shè)計(jì)，對(duì)處理器的流水線進(jìn)行了合理的分配，并設(shè)計(jì)了冒險(xiǎn)與異常的處理、中斷處理等機(jī)制。最后完成了對(duì)MIPS處理器的設(shè)計(jì)，并配合編寫的匯編器對(duì)其進(jìn)行了功能驗(yàn)證。
　　DES與AES都是目前在國(guó)際上十分流行的加密算法，所以在本文所設(shè)計(jì)的TPM安全芯片中同時(shí)引入DES和AES兩種加密算法作為對(duì)稱加密

4、引擎。本文根據(jù)DES與AES兩個(gè)加密算法分別設(shè)計(jì)了DES、AES兩個(gè)加密算法的工作內(nèi)核，并根據(jù)TCG有關(guān)于TPM的協(xié)議要求，本文將DES模塊與AES模塊都設(shè)計(jì)成了密文反饋模式。
　　SHA-1是安全哈希算法之一，在TPM協(xié)議中可以作為哈希引擎來(lái)使用。本文設(shè)計(jì)了SHA-1算法的運(yùn)算內(nèi)核，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，保證其基本功能正確。繼而SHA-1內(nèi)核與AHB總線的接口，使其能夠在最終搭建的SOC中工作，并配合AHB總線對(duì)SHA-1內(nèi)核與接口一