DES加密电路的实现方法研究

论文摘要

随着信息技术的发展,计算机应用渗透到社会生活的各个领域,人们对信息化的依赖程度越来越高,随之而来的安全性问题成为人们关注的热点。根据美国计算机安全研究所(ComPuter security Institute,USA)2002年计算机犯罪和安全调查报告,数据泄密已经成为继电脑病毒感染后人们关心的第二大安全性问题。因此,数据加密技术作为信息安全中的重要武器,发挥着越来越大的作用。DES(Date Encryption Standard)算法从成为加密标准到现在,已经成功在应用在了很多领域并且经历了长期的考验。实践证明,DES算法对于大部分的应用来说,还是足够安全的。但是,如果用软件的方法来实现DES算法,会占用大量的系统资源,而且速度上也不能达到一个理想的水平。此外,在实际的工程应用中,常常要根据不同的系统要求,来选择不同的电路实现方法,以求达到最优的设计方案。本文详细分析了DES算法的标准流程。在此基础上,对以下三种DES加密电路的实现方法进行了研究:1.分时复用的电路结构2.流水线结构3.纯组合逻辑的电路结构这三种方案都通过仿真和FPGA电路对功能进行了验证,并且通过验证,对三种方案的优缺点进行了比较。概括来说:第二种方案速度是最快的,第一种方案的面积最小,第三种方案可以从第一个时钟开始就得到有效数据输出。其结果对实际工程应用具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 信息安全的现状
• 1.2 DES加密技术的现状和发展
• 1.3 本文主要研究内容以及章节安排
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 第二章 DES算法原理分析
• 2.1 概述
• 2.2 DES算法分析
• -1变换'>2.2.1 IP变换和IP^-1变换
• 2.2.2 子密钥Kn的产生
• 2.2.3 函数F（ R，K）
• 第三章 DES加密电路的设计和实现
• 3.1 DES算法的硬件结构设计和实现
• 3.1.1 分时复用的硬件结构
• 3.1.2 使用流水线结构的设计
• 3.1.3 使用纯组合逻辑设计
• 第四章 开发验证环境
• 4.1 硬件描述语言 Verilog HDL
• 4.2 验证环境
• 4.2.1 ASIC设计验证环境和流程
• 4.2.2 FPGA验证环境
• 4.2.3 QuartusII开发环境
• 第五章 三种设计方案的验证比较
• 5.1 验证平台
• 5.2 分时复用结构
• 5.2.1 EDA平台验证结果
• 5.2.2 FPGA验证结果
• 5.3 流水线结构
• 5.3.1 EDA平台验证结果
• 5.3.2 FPGA验证结果
• 5.4 纯组合逻辑结构
• 5.4.1 EDA平台验证结果
• 5.4.2 FPGA验证结果
• 5.5 三种实现方式的比较
• 5.6 流片测试
• 第六章 结论
• 参考文献