Kriptografi Modern yang Ekonomis (II)

Seperti janji saya, pada posting sebelumnya, yaitu Kriptografi Modern yang Ekonomis. Pada posting kali ini saya akan membahas tentang FPGA.
FPGA adalah sebuah rangkaian terintegrasi yang termasuk dalam jenis perangkat yang dapat diprogram ulang yang disebut dengan Programmable Logic Devices (PLDs). Sebuah FPGA terdiri dari puluhan ribu blok-blok bangunan yang dikenal dengan nama Configuration Logic Blocks (CLB) yang terhubung melalui jalurjalur yang dapat diprogram. CLB tersebut dapat diatur oleh perancang sesuai dengan keinginan mereka yang akan menghasilkan sebuah rangkaian digital baru
yang fungsional. Dengan cara ini, berbagai jenis rangkaian digital virtual dapat diimplementasikan menggunakan FPGA. Pada awalnya, FPGA umumnya diaplikasikan untuk perancangan logika, namun akhirnya banyak alat-alat yang dirancang untuk membuat rancangan logika pada
FPGA. Diantara alat-alat tersebut, Hardware Description Languages (HDL) dan penyunting diagram skematik sudah mulai digunakan untuk proses pembuatan rancangan. Diantara banyak bahasa pemrograman perangkat keras yang tersedia sekarang, Verilog dan VHDL adalah dua bahasa pemrograman perangkat keras yang paling banyak digunakan. Pada tahun-tahun belakangan ini, FPGA sudah digunakan untuk komputerisasi yang dapat dikonfigurasikan saat tujuan utama
pembuatan sistem tersebut adalah untuk mendapatkan kemampuan yang tinggi dengan biaya yang rasional dari sebuah algoritma yang diimplementasikan pada perangkat lunak. Keunggulan utama dari FPGA adalah kemampuannya dalam dikonfigurasi ulang, yaitu FPGA dapat digunakan untuk tujuan berbeda dalam tahap yang berbeda pada sebuah proses komputasi dan dapat diprogram ulang
seiring berjalannya waktu.
Dua perusahaan pembuat FPGA paling terkenal adalah Xilinx dan Altera. Mereka menguasai hampir 70% penjualan di pasaran. Di samping kriptografi, aplikasi FPGA dapat ditemukan sebagai pemroses jaringan, sistem real time, pemrosesan sinyal digital, grafis komputer, robotik, dan aplikasi untuk tujuan tertentu lainnya. Pada umumnya, cenderung menjadi pilihan yang unggul ketika berhadapan
dengan algoritma, yang merupakan salah satu keunggulan arsitektur FPGA yang menawarkan kemampuan paralellisme yang tinggi.

Arsitektur FPGA
Altera menawarkan berbagai jenis perangkat keras yang dapat diprogram ulang yang dibagi menjadi tiga kategori yaitu:
a. High End FPGA
FPGA dari Altera yang termasuk dalam kategori high end FPGA adalah Stratix-II (EP2S15, EP2S180), Stratix (EPISIO, EP1S80), Stratix^x-H (EP2SGX30C/D, EP2SGX130G) dan Stratix^x (EPISGXIOC, EP1SGX40G). Keluarga Stratix dan Stratix-II memiliki keunggulan utama sebagai FPGA dengan kemampuan yang cepat, modul memori yang besar, dan blok DSP.
b. Low-Cost and Power FPGA
Cyclone (EP1C3, EP1C20), Cyclone-II (EP2C5, EP2C7), dan Cyclone IV (EP4CE) termasuk ke dalam keluarga low cost FPGA. Fitur utama yang ditawarkan meliputi blok DSP dan modul memori.
c. Mid-Range FPGA
FPGA dari Altera yang termasuk dalam kategori ini adalah Arria, Arria II, dan Arria V. Fitur utama yang dimiliki adalah harga dan konsumsi daya yang sedang. FPGA memiliki arsitektur yang berbeda-beda sesuai dengan pembuatnya, namun secara garis besar semua FPGA tersebut memiliki arsitektur seperti gambar di bawah ini:

Arsitektur tersebut terdiri dari blok-blok logika yang dapat diatur, blok I/O sebagai jalur input dan output, dan jalur-jalur penghubung. Pada blok-blok logika berisi logika untuk FPGA, pada blok tersebut berisi RAM, flip-flop, dan juga multiplexer. Blok I/O digunakan sebagai saluran untuk membawa sinyal ke dalam chip dan juga untuk membawanya kembali ke luar chip. Blok ini terdiri dari tristate buffer dan kontrol open collector. Sedangkan jalur-jalur penghubung dapat digunakan untuk menghubungkan antar blok-blok logika.

 Keunggulan FPGA
 Komputerisasi yang dapat diatur ulang dapat didefinisikan sebagai proses komputerisasi dengan fleksibilitas yang tinggi. Ide pokok dari kompuerisasi yang dapat diatur ulang adalah untuk mengambil keuntungan dari dua macam sifat, yaitu fleksibilitas untuk proses komputerisasi dan kecepatan dari logika yang dapat diatur ulang.
Beberapa fitur dari komputerisasi yang dapat diatur ulang yang membedakan dengan mikroprosessor secara umum diantaranya:
a. Kemampuan pararelilasi yang tinggi
b. Register, latch dan blok-blok RAM yang rata dapat dibuat dan didistribusikan dimanapun diperlukan. Karakteristik tersebut memiliki efek yang sangat besar terhadap kemampuan dan kecepatan dari sebuah alat karena mengurangi perulangan proses komputasi dan akses ke memori yang tidak diperlukan
c. Ketidakteraturan alami (kekurangan dari rancangan yang tetap) dari sebuah komputerisasi yang dapat diatur ulang, membolehkan perancang menyesuaikan rancangan sekendak hati.

Oke,selanjutnya kita akan lihat FPGA yang saya gunakan dalm penlitian ini, yaitu DE0-Nano Development Board. Gambar ini menunjukkan DE0-Nano:

Untuk spesifikasinya, langsung saya tunjukkan saja ya, website resminya, di sini. Untuk harga, total pengeluaran saya adalah sekitar 1,9juta rupiah untuk dua buah DE0-Nano, sudah termasuk pajak bea cukai, pengiriman, dll.

Pada postingan selanjutnya, saya akan membahas tentang algoritma kriptografi yang saya gunakan.

Semoga bermanfaat.