基于FPGA的DES混沌加密算法實現(xiàn)與改進.pdf

1、DES（Data Encryption Standard，數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)）加密算法自上世紀(jì)70年代發(fā)布至今，經(jīng)歷了長期的考驗，是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的分組加密算法。實際應(yīng)用中除窮舉法外并未發(fā)現(xiàn)其它快速破解的方法的成功案例。DES算法本身在加/解密過程和密鑰生成過程中只需要運用的邏輯運算和查表運算，其數(shù)學(xué)計算并不復(fù)雜，所以，采用硬件實現(xiàn)的方案既能優(yōu)化系統(tǒng)性能也能提升加/解密速度。
　　 DES加密算法軟件實現(xiàn)加密速度較低，而且加密過

2、程中可能出現(xiàn)密鑰暴露的問題，其硬件實現(xiàn)越來越受到重視。FPGA可以實現(xiàn)大規(guī)模電路，而且編程靈活、設(shè)計開發(fā)周期短、開發(fā)工具先進、設(shè)計成本低。開發(fā)出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定還可以實時在線檢測。因此本文對基于FPGA的DES加密算法進行了研究和實現(xiàn)。
　　 DES加密算法存在密鑰短、密鑰空間不足的問題。隨著計算機硬件技術(shù)以及密碼分析學(xué)的進步，DES加密算法的安全性受到較大的威脅。而DES算法的安全性主要依賴于對密鑰的安全保護，隨著混沌學(xué)的發(fā)展

3、，“混沌密碼”的研究受到更多人的關(guān)注。本文利用混沌系統(tǒng)的特性，結(jié)合DES加密算法的特性，開展基于混沌系統(tǒng)的DES密鑰生成算法的研究。
　　 主要研究工作如下:
　　 (1)對DES算法的現(xiàn)狀進行了深入分析，對DES算法的基本原理作了深入的研究，結(jié)合對混沌學(xué)中混沌系統(tǒng)與混沌密碼的研究，為實現(xiàn)基于FPGA的DES算法系統(tǒng)和設(shè)計基于Logistic混沌系統(tǒng)的DES算法奠定基礎(chǔ)。
　　 (2)采用Actel公司的ProA

4、SIC3/E系列的A3P1000器件對DES算法進行了硬件實現(xiàn)，為混沌加密系統(tǒng)的性能分析做了充分的準(zhǔn)備。在實現(xiàn)過程中，經(jīng)過對性能與系統(tǒng)資源占用量的綜合考慮，設(shè)計了一種具有三級流水線結(jié)構(gòu)的密碼生成模塊。DES算法的S盒無論對于算法還是硬件性能都至關(guān)重要，本文實現(xiàn)了一種由ROM實現(xiàn)的S盒設(shè)計，以提高硬件實現(xiàn)的性能。
　　 (3)提出一維的Logistic混沌模型產(chǎn)生密鑰的DES密碼系統(tǒng)。對該Logistic混沌模型進行了詳細的研究，