【摘 要】
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随着信息技术的发展,信息的安全却面临着许多威胁和挑战。对日常使用的文件进行加密存储是保护信息安全的有效手段。数据加密和身份认证是文件加密存储中两个重要的模块。近年
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随着信息技术的发展,信息的安全却面临着许多威胁和挑战。对日常使用的文件进行加密存储是保护信息安全的有效手段。数据加密和身份认证是文件加密存储中两个重要的模块。近年来,随着GPU和多核CPU等并行处理器的飞速发展,数据加解密和认证过程可通过并行化实现加速。为此,本文基于OpenCL并行编程模式,研究并实现了文件存储中加密和认证算法并行化。主要工作成果如下:
1、基于OpenCL并行编程架构分别实现了AES、Serpent、Twofish和CAST分组加密算法的并行化。通过算法、存储器访问和内核参数的优化,在GTX480GPU上分别取得了每秒1354MB、1255 MB、1354 MB、1281 MB的加密吞吐率。通过在AMD X4、Intel i7四核CPU和单核AMD HD5970 GPU测试,与串行编程模式的CPU实现相比,并行编程模式下多核CPU取得2-4倍加速,GPU则取得17-80倍的加速。与目前己知的并行化分组密码实现相比,本论文实现能够运行在不同的并行处理器上,具有较好可移植性和通用性。
2、通过OpenCL实现Microsoft Office、RAR、PDF、PGP Disk和Truecrypt等文件的口令恢复并行化。与串行的口令恢复相比,并行化的口令恢复在多核CPU上实现1.6-10倍加速,在GPU上则实现5-362倍的加速。此外根据并行化口令恢复对认证机制带来的影响,我们对口令认证机制安全性进行分析。通过分析可知,采用存取操作密集型(memory intensive)的认证算法能有效降低并行处理器加速比;加密算法的密钥长度大于128bits时,能有效抵御穷举密钥攻击;在不影响用户使用的情况下,提高散列函数迭代次数c能降低穷举攻击的速度;口令中包含数字、大写字母和小写字母,以及口令长度大于8时,能有效抵御口令穷举攻击。
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