论文摘要
数据加密标准DES(Data Encryption Standard)加密算法的出现是密码学历史上的一个重要事件，它是密码学历史上第一个广泛应用于数据保密的公开的密码算法，它开创了公开密码算法的先例。在1976年成为加密标准后到今天，经过长时间的考验，实践证明DES算法的安全性能满足绝大多数系统安全性的要求，到目前为止除了用穷举搜索法强力穷举搜索整个密钥空间外，还没有发现更好的方法能够破译。本文设计了一种应用于某移动通信系统的数据加密器，实现了按帧对TS流数据的DES加密，该系统的设计是基于FPGA芯片EP1C6T144C8，采用Verilog HDL硬件描述语言进行电路设计。根据所应用系统的要求，待加密数据TS流的输入，加密后数据TS流的输出都得通过ASI(Asynchronous Serial Iinterface)接口，所以本系统还包括了ASI接口的接收、发送电路，将从ASI接口来的数据TS流送入FPGA进行DES加密处理，再将处理完的数据从FPGA中通过ASI发送出去。在对输入TS流的加密过程中，为了便于加密器后续模块的处理，每个数据帧的包头不应被加密，因此将除去包头4个字节后剩下的184个字节分为每8个字节一组，8个字节就是64位，恰好满足DES算法64位数据输入的要求。待加密完成后，加密后的数据与包头未加密的4个字节合并，并且根据输入的先后顺序按字节送往ASI输出模块。DES加密算法是一个对称密码体制，其所有的保密性均依赖于密钥，一旦出现密钥泄漏的情况，就必须修改。为了便于在应用的过程中随时修改密钥，还在加密器电路板上设计了FPGA与电脑RS232接口的串口通信电路，这样就可以通过电脑的RS232接口，方便的修改系统的密钥。经过联试，加密器对传输的数据加密、解密工作正常，加密速度可达192Mbps，远远超过了32Mbps的系统要求，达到了预期的目标。在本文的最后介绍了RS编码、交织编码、能量分散的原理、概念和应用，通过RS纠错编码能纠正信道中发生的随机离散错误，交织使数据按一定的规律分散发送，把突发性干扰信道改造成随机性干扰信道，提高纠错能力，能量分散能使数据码流中“0”与“1”出现的概率基本相等，便于接收端提取出比特时钟。根据RS和交织编码以及能量分散的原理，本文利用硬件描述语言Verilog HDL设计了基于FPGA的RS(204，188)纠错编码、I=12，M=17交织编码和能量分散的硬件电路，并通过嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ对硬件进行测试，验证了设计的正确性。为公司下一步开发信道编码功能模块打下了基础。
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