【摘 要】
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随着计算机信息时代的到来,人们依靠信息通信已经实现了万物互联,网络给人们带来极大便利的同时也带来了信息泄露、恶意窃取等各种问题,均造成了较为严重的后果。为了有效地保证用户信息中数据的安全,数据加密算法是当今社会一个不可忽略的研究方向。本文基于FPGA平台来实现AES数据加密算法,对算法的理论深入研究,并完成算法各模块的验证与仿真,在其基础上完成优化过程的实现。首先提出L模块代替算法中复杂的轮单元结
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随着计算机信息时代的到来,人们依靠信息通信已经实现了万物互联,网络给人们带来极大便利的同时也带来了信息泄露、恶意窃取等各种问题,均造成了较为严重的后果。为了有效地保证用户信息中数据的安全,数据加密算法是当今社会一个不可忽略的研究方向。本文基于FPGA平台来实现AES数据加密算法,对算法的理论深入研究,并完成算法各模块的验证与仿真,在其基础上完成优化过程的实现。首先提出L模块代替算法中复杂的轮单元结构,模块内数据通过S盒改进的方法完成查找,并引入硬件中的内嵌RAM存储器完成改进后S盒查找表内数据的存储,最大限度的降低硬件逻辑资源占用率,提高了存储单元利用率;其次针对不同流水线结构对比分析,并提出一种混合流水线结构,该结构通过消耗较小的硬件资源大幅提高加密算法的工作效率,且各流水线间独立工作互不影响;最后利用模块化思想自顶向下设计加解密系统整体结构,通过Quartus II和Modelsim软件完成综合和功能性仿真,将优化前后系统的各项指标详细地对比,并通过RS232串口分别进行动态收发数据,在LCD1602上完成数据的显示,验证系统加密端和解密端的正常工作。实验结果表明优化后系统利用较小的资源实现了23.638Gbps的吞吐量,达到了硬件系统中速度与面积的最优值。
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