[发明专利]一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统，其特征在于，所述系统包括填充和冗余码生成模块、Keccak函数运算模块和冗余码校验模块，填充和冗余码生成模块将原数据填充到指定比特数形成原码，存于寄存器中并生产对应比特数的时间冗余码和动态冗余校验码X，再由Keccak函数运算模块中三级流水线同时运算原码、时间冗余码和动态冗余效验码生成其对应的Keccak值，最后由冗余码校验模块校验原码、时间冗余码和动态冗余校验码X的Keccak值，输出校验结果；

所述系统的运作过程如下：

S1、将原数据在填充和冗余码生成模块填充到指定比特数形成原码，并于到填充完成的一个周期将数据传输给Keccak函数运算模块，在下两个周期分别生成对应比特数的时间冗余码和动态冗余校验码X，并于这两个周期分别将时间冗余码和动态冗余校验码X传输给Keccak函数运算模块；

S21、Keccak函数运算模块将连续三个周期分别传输来的原码、时间冗余码和动态冗余效验码X经过第一级运算存储到流水线1中，然后分别经过第二级运算存储到流水线2中，再经过第三级运算存储到流水线3中，最后分别通过流水线3于三个周期进入下一轮迭代；

S22、数据在Keccak函数运算模块经过24轮Keccak轮函数算法迭代后，即完成Keccak轮函数运算生成相应的Keccak值，再将数据传输给冗余码校验模块；

S3、冗余码校验模块接收到数据后，第一个周期将原码的Keccak值保存；第二个周期将原码的Keccak值与时间冗余码的Keccak值比较，如果不同则输出临时性故障；第三个周期将动态冗余效验码X的Keccak值与动态冗余效验码Y比较，如果不同则输出永久性故障，如果均无故障则输出原码的Keccak值。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统，其特征在于：所述填充和冗余码生成模块按照Keccak算法标准将原数据填充到指定比特数形成原码，在填充后一个周期产生时间冗余码，再下一个周期产生动态冗余校验码X，并于这三个周期分别将这三个编码传送给Keccak函数运算模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统，其特征在于：所述时间冗余码是与原码相同的编码，用于检测暂时性故障。

4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统，其特征在于：动态冗余校验码成对存储于FPGA中，由动态冗余校验码X和动态冗余校验码Y组成，分别存储于填充和冗余码生成模块以及冗余码校验模块，动态冗余校验码Y是已知正确的由动态冗余校验码X经Keccak算法运算的Keccak值；动态冗余校验码能够检测永久性故障，且随时间增加其故障覆盖率动态增加，还能够检测大部分硬件木马导致的故障。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的Keccak算法故障检测系统，其特征在于：所述Keccak函数运算模块按照Keccak算法标准构建RTL电路，并由三级流水线组成，将原本Keccak的Sponge迭代结构拆分重组后在其中插入两级流水线，与原本的一级寄存器共同形成三级流水线。