密码学作为维护信息安全的基石,在科技日渐发达、信息量暴涨的当今物联网世界中起着不可或缺的作用。CLEFIA作为密码学中一种轻量级分组密码算法,能够在资源受限的电子设备中展现出不错的性能。但是CLEFIA分组密码的传统实现方式存在冗余结构,会增加不必要的硬件资源消耗;此外缺乏对CLEFIA可重构结构的研究,无法满足物联网设备在不同应用场景对不同安全性能的需要。哈希函数作为密码技术的一个重要部分,在数字签名、消息认证、伪随机数生成器等领域得到广泛应用。然而现有的研究只是将两者单独实现,没有将这两种不同的算法集成在同一电路中实现。针对上述存在的问题,本文基于FPGA硬件平台,通过软硬件结合的方式,实现CLEFIA-SHA3密码系统。论文主要工作如下:在充分理解CLEFIA和SHA-3算法基本原理的前提下,首先设计能够同时支持128bit、192bit、和256bit三种密钥长度的可重构CLEFIA电路结构,并通过分时复用的技术有效减少传统CLEFIA实现方式的冗余。该结构的数据位宽与传统结构相同,因此在获得较高吞吐率的同时,能够有效减少硬件消耗。其次,通过软件的方式来完成SHA-3算法中信息填充算法,不仅避免了硬件方式实现的困难,而且能够减少硬件方式所带来的资源消耗。SHA-3中的其余算法均用硬件结构来实现,这种软硬件结合的方式有效提高了SHA-3算法的可实用性。此外,在可重构CLEFIA电路结构基础上,将CLEFIA与SHA-3相结合,设计了CLEFIA-SHA3密码系统,这种设计的灵活性既能实现不同密码算法的功能,也能通过资源共享来减少硬件资源的开销。最后,为了更加直观的证明该系统的正确性和实用性,基于该密码系统,实现了对一张128﹡128照片的反复加解密操作。FPGA测试结果表明,所设计的可重构CLEFIA加密电路可工作的最大频率为147MHz,且仅消耗506个Slices。所设计的CLEFIA-SHA3密码系统能够正确实现图像加解密以及消息认证等功能。该系统灵活的结构和多功能的集成,对多功能密码系统的发展具有一定的研究意义。