本文關(guān)鍵詞：AES算法在FPGA上的設(shè)計與實現(xiàn)　出處：《西華師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：針對現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息在安全性上的需求,本課題在充分研究AES算法原理的基礎(chǔ)之上,對AES算法在FPGA上的實現(xiàn)進行了研究,提出了一種可同時實現(xiàn)AES加密和解密算法的設(shè)計方案,并使用硬件描述語言VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)對AES加/解密模塊以及串口通信模塊進行了系統(tǒng)的設(shè)計。本課題所設(shè)計的AES加/解密模塊包括密鑰擴展、控制與存儲、加密輪變換和解密輪變換等子功能模塊,AES算法的加密功能和解密功能均可在AES加/解密模塊中完成,通過控制信號實現(xiàn)加密或解密功能的選擇,其中密鑰擴展模塊和控制與存儲模塊為加密和解密流程的共用模塊。對AES算法中字節(jié)代替變換、行移位變換和列混淆變換采用了優(yōu)化的實現(xiàn)方式,其中字節(jié)代替變換使用查表的方式實現(xiàn),避免了在有限域GF(28)上多次的異或和復(fù)雜的求逆運算;將算法中行移位4字節(jié)的處理方式變?yōu)閱巫止?jié)的處理方式,通過對16個字節(jié)(即128位數(shù)據(jù))的重新排列,即可實現(xiàn)行移位中對每行4字節(jié)不同位移量的移位操作;列混淆中使用移位和異或操作實現(xiàn)有限域GF(28)中乘{02}的(即x)運算,利用多次乘{02}和中間結(jié)果相加的方法完成正向和逆向列混淆中乘以其它數(shù)的運算。通過以上優(yōu)化的實現(xiàn)方式,使所設(shè)計的AES加/解密系統(tǒng)占用硬件資源較少,功耗低,符合大多數(shù)應(yīng)用實際的需求。本課題還對AES加/密模塊中各子模塊以及加/解密模塊整體在Quartus II軟件中進行了時序仿真,經(jīng)時序仿真測試各子模塊滿足設(shè)計要求,AES加/密模塊能夠完成對輸入數(shù)據(jù)的加密和解密功能.最后使用編程語言VB(Visual Basic)在開發(fā)環(huán)境VB6.0中編寫的上位機程序,通過RS232串口發(fā)送和接收加解密的數(shù)據(jù),在Cyclone IV E系列下的EP4CE15F17C8N FPGA器件上對AES加/解密系統(tǒng)進行了硬件驗證。
【學(xué)位授予單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN791

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本文編號：1315027