基于AMBA總線的AES算法的設(shè)計與驗證.pdf

1、隨著社會信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信息安全越來越受到重視。同時隨著手持設(shè)備和移動終端的興起，對密碼算法的硬件實現(xiàn)提出了新的要求，比如小面積，低功耗等。AES（Advanced Encryption Standard）作為新一代數(shù)據(jù)加密標準，已經(jīng)越來越多地被信息安全界所采用。針對以上情況，本文提出了一種支持不同密鑰長度，兼容AHB總線的AES加解密算法實現(xiàn)方案。
　　本文采用32bit數(shù)據(jù)寬度的的硬件結(jié)構(gòu)，同時在加密與解密之間、輪函數(shù)與密鑰擴

2、展之間實現(xiàn)模塊級的資源共享。然后進行了模塊劃分，并對模塊功能、接口信號、內(nèi)部寄存器進行了詳細的說明。對于AHB總線接口模塊，本文說明了其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖并對邏輯功能進行了分析。在數(shù)據(jù)通路模塊的設(shè)計中，提出了帶行移位變換功能的數(shù)據(jù)存儲模塊的實現(xiàn)方法，同時對逆向列混淆模塊的實現(xiàn)方法進行了分析。接著在分析密鑰擴展算法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種能支持128、192和256位不同密鑰長度正向和逆向密鑰擴展的電路結(jié)構(gòu)，并分析了Rcon函數(shù)的兩種實現(xiàn)方法和適

3、用場合。然后分析了字代換模塊的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)并對其中的sbox盒的實現(xiàn)方法進行了說明。最后分析了狀態(tài)機控制模塊的實現(xiàn)方法，針對此模塊，首先列出了控制信號，接著分析了根據(jù)加解密流程表產(chǎn)生控制信號的方法并對其中部分控制信號的產(chǎn)生邏輯進行了優(yōu)化，接著研究了狀態(tài)機編碼方法并提出了混合編碼方案，最后說明了實現(xiàn)加解密模式可配置的方法。本設(shè)計采用Verilog描述，并通過了邏輯功能仿真。接著使用Xilinx開發(fā)工具對設(shè)計進行FPGA綜合和實現(xiàn)，結(jié)果表明其消