Des Blok Şifreleme Algoritmasının Fpga Üzerinde Düşük Enerjili Tasarımı

Abstract

DES blok şifreleme algoritmasının FPGA üzerinde düşük enerjili tasarımı yüksek lisans tezinde öncelikle çalışmanın amacından ve FPGA’ lardan bahsedilmiştir. Daha sonra DES blok şifreleme algoritması ve gerçeklenmesi ile enerji tasarrufu yöntemleri anlatılmıştır. Son olarak, DES blok şifreleme algoritmasının düşük enerjili tasarımı geniş bir biçimde anlatılmış ve elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır. Bu çalışmada, güç tasarrufu yöntemlerinden ve işlem hacmini arttırma yöntemlerinden yararlanılarak, altı farklı DES yapısı gerçeklenmiştir. Enerji tasarrufu yöntemlerinden yararlanılarak işhattı yapısında, yazmaçsız yani kombinezonsal yapıda, klasik yapıda, sekiz turda iki S-kutulu yapıda, sekiz turda tek S-kutulu yapıda ve iç yazmaçlı işhattı yapısında DES devreleri gerçeklenmiştir. Gerçeklenen bu farklı yapılar alan, zaman, işlem hacmi, güç ve enerji tüketimleri açılarından kapsamlı olarak incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca literatürdeki diğer DES gerçeklemeleri de incelenerek, en düşük enerji tüketen DES devresi elde edilmiştir. Bu çalışmadaki tüm tasarımlar sırasında FPGA teknolojisi kullanılmıştır.

In energy efficient FPGA implementation of DES algorithm thesis, firstly the aim of the thesis and FPGA structures are explained. Then, the DES block cipher algorithm and its implementation are introduced. In addition, low energy methods are defined. And then, energy efficient implementation of DES block cipher algorithm is explained deeply and the results of implementations are compared. In this thesis, by using low power and high throughput methods, six different DES architectures are implemented. By using low energy methods, DES designs in pipeline architecture, combinational architecture, classical architecture, eight rounds with two S-boxes and one S-box architectures and inner-outer pipeline architecture are implemented. These implemented different architectures are compared from area, speed, throughput, power and energy consumption perspectives. FPGA technology is used for these implementations. In addition, other DES implementations in the literature are searched and the DES implementation with the lowest energy consumption is obtained.