信息安全一直以来在通信中扮演着重要的角色,随着信息技术的高速发展,信息安全凸显得更为重要。计算机网络技术的应用已经深入到大家的日常生活中,现代密码学为保障大家在网络生活中的信息安全做出了巨大的贡献。尤其是公钥密码系统的提出,对现代密码系统产生了深远的影响,公钥密码系统一直到现在都是作为通讯加密的主要方式。不过,随着量子计算机技术的出现和发展,传统的公钥密码系统已经受到了威胁,将来量子计算机发展到商用阶段,现在主流使用的加密技术将变得不再安全。而多变量公钥密码方案(MPKC)的安全性是基于求解有限域上的一组多变量方程,目前还没有研究证明量子计算机对这一类问题具有快速求解的能力。现在移动设备使得大家的生活更加的方便,像无线传感器,智能卡,可穿戴设备等等,但是这些设备的数据安全性也备受关注。这些移动设备在信息的传输过程中会容易受到外界的攻击,监听。但是移动设备的硬件资源有限,加密的能力较弱,因此需要一个一种专门的硬件设备来保障信息传输的安全性。本文的主要工作是TOT密码方案的FPGA硬件设计与实现,其中TOT密码方案是一种双极型的多变量公钥密码方案,它具有分步解密和运算速度快的特性。本文首先详细的介绍了TOT多变量公钥密码方案,确定算法所需要在有限域上的运算器,然后在GF(280)有限域上实现了乘法器和求逆器。同时在Berlekamp算法模块的硬件实现的方式上采用了高层次综合工具(HLS)这种新的硬件设计和实现方案。为了模块能与外界进行正常通信,我们还根据具体需要选择了合适的接口类型和设计了一个中间件来和外部接口进行数据通讯。接下来制定了需要实现的整个算法的汇编指令集和机器码指令集以及它们指令格式。根据这些指令集合指令的运行过程将TOT方案微处理器设计为几个运行模块。最后对整个系统进行了功能的验证和资源使用的测算,并与其它密码方案的硬件进行对比。