99
και
η
εξαγωγή
και
διαχείριση
κρυπτογραϕικών
κλειδιών.
Οι
εϕαρµογές
τους
εκτείνονται από το στρατιωτικό και τον κυβερνητικό τοµέα έως το ηλεκτρονικό
εµπόριο,
τις
τραπεζικές
υπηρεσίες,
τη
διαχείριση
συστηµάτων
υγειονοµικής
περίθαλψης και τις συσκευές του ∆ιαδικτύου των Πραγµάτων (Internet of Things
- IoT).
Μεταξύ των κρυπτογραϕικών αλγορίθµων κατακερµατισµού, η συνάρτηση Keccak
(πλέον υιοθετηµένη ως SHA-3), διακρίνεται για την απόδοση σε επίπεδο υλικού και
την ισχυρή ανθεκτικότητά της απέναντι στις σύγχρονες τεχνικές κρυπτανάλυσης,
σε σύγκριση µε προηγούµενους αλγόριθµους όπως ο SHA-1 και ο SHA-2. Παρά τις
ήδη σηµαντικές επιδόσεις, η συνεχιζόµενη εξέλιξη των υπολογιστικών απαιτήσεων
καθιστά επιτακτική την ανάγκη για περαιτέρω βελτιστοποιήσεις, µε στόχο τόσο
την
αύξηση
του
ρυθµού
διεκπεραίωσης
όσο
και
τη
µείωση
της
απαιτούµενης
επιϕάνειας
επικάλυψης.
Τέτοιες
βελτιώσεις
συµβάλλουν
καθοριστικά
στην
αποτελεσµατικότερη υλοποίηση του αλγορίθµου σε περιορισµένα και απαιτητικά
υπολογιστικά περιβάλλοντα, όπως οι συσκευές FPGA.
Η παρούσα µελέτη επικεντρώνεται στην επιτάχυνση του ρυθµού διεκπεραίωσης
του
αλγορίθµου
κατακερµατισµού
SHA-3
µέσω
της
εισαγωγής
µιας
νέας
αρχιτεκτονικής,
η
οποία
επιτυγχάνει
αποδοτικά
αποτελέσµατα
σε
υλοποιήσεις
υλικού. Η προτεινόµενη αρχιτεκτονική αξιολογήθηκε σε πλακέτες FPGA των σειρών
Virtex-5, Virtex-6 και Virtex-7, όπου κατέγραψε ρυθµούς διεκπεραίωσης 26.151 Gbps,
33.084 Gbps και 38.043 Gbps αντίστοιχα.
Τα αποτελέσµατα αυτά υπογραµµίζουν
οτι η προτεινόµενη προσέγγιση είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για εϕαρµογές υψηλής
απόδοσης, όπου η ταχύτητα επεξεργασίας και η αποδοτική αξιοποίηση των πόρων
αποτελούν κρίσιµες παραµέτρους.
Επιπλέον, η παρούσα εργασία περιλαµβάνει συγκριτική ανάλυση της προτεινόµενης
αρχιτεκτονικής
έναντι
πρόσϕατων
µεθόδων,
αποδεικνύοντας
βελτίωση
στον
ρυθµό διεκπεραίωσης πάνω από 11,37% στην Virtex-5,
10,49% στην Virtex-6 και
11,47%
στην
Virtex-7.
Αυτή
η
σύγκριση
παρέχει
ένα
ολοκληρωµένο
πλαίσιο
αξιολόγησης,
αναδεικνύοντας
τη
βελτιωµένη
ρυθµαπόδοση
και
αποδοτικότητα
της νέας αρχιτεκτονικής σε σύγκριση µε τις πιο σύγχρονες και αναγνωρισµένες
υλοποιήσεις στον τοµέα.