一种基于优化s盒的aes+ip核设计与实现

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1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：TP391一种基于优化S盒的AESIP核设计与实现学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：软件工程作者姓名：甘军宏导师姓名及职称：徐建波教授实践导师姓名及职称：学院名称：计算机科学与工程学院论文提交日期：2014年6月1日万方数据一种基于优化S盒的AESIP核设计与实现学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：软件工程作者姓名：甘军宏作者学号：12010502002导师姓名及职称：徐建波教授实践导师姓名及职称：学院名称：计算机科学与工程学院论文提交日期：2014

2、年6月1日学位授予单位：湖南科技大学万方数据DesignandImplementationofAESIPcorebasedonanoptimizedSboxTypeofDegreeAcademicDegreeDisciplineSoftwareEngineeringCandidateGanJunhongStudentNumber12010502002SupervisorandProfessionalTitleProfessorXuJianboPracticeMentorandProfessiona

3、lTitleSchoolComputerScienceandEngineeringDateJune1,2014UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

4、作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要随着新世纪的到来，人类已经进入了一个崭新的信息时代，基于开放式互联网络的信息共享与交换正逐步成为人类各个领域

5、不可或缺的基本生活元素，同时信息安全也变得越来越重要。上世纪七十年代，NBS发布了DES(DataEncryptionStandard)算法标准，但由于其密钥长度的缺陷，于上世纪九十年代被成功破解。2002年，NIST正式发布了AES(AdvancedEncryptionStandard)算法标准，由于其在密码学上的安全性大大高于DES，十年来被广泛应于各个领域。本文首先介绍了密码学领域常用的数学基础知识，详细分析了AES算法的基本原理与框架结构，并对其加密与解密过程中涉及到的各个模块的数学变换进

6、行了详细的描述与说明。其次，在详细分析了AES算法中核心部件S盒构造的基础上，针对硬件实现的特点，本文采用降阶域的方法，将复杂的基于GF()的求逆运算转化为复合域()2GF2284上的求逆运算，并用纯组合逻辑实现了这一运算，基于此运算完成了一类新的动态S盒的实现。再次，本文采用了内外流水线结合的体系结构进行AES加解密核的设计，其中外部流水线定义为5级，内部流水线定义为2级。同时，应用VHDL语言和QuartusII工具，本文设计了一个基于Altera公司Cyclone系列FPGA的AESIP核，

7、并在实验开发板上进行了仿真与验证，实验结果表明本文所设计的IP核能正确地完成加解密功能。最后，本文将所设计的IP核与相关文献的研究成果进行了比较，结果表明其具有资源消耗少、数据吞吐率高的优势。关键词：AES；S盒；FPGA；IP核-i-万方数据万方数据AbstractWiththeadventofthenewcentury,mankindhasenteredanewinformationera.TheopenInternetinformationsharingandexchangeisgradua

8、llybecominganindispensablebasicelementoflifeinallareasofhumanbeings.Aatthesametime,informationsecurityhasbecomeincreasinglyimportant.NBSreleasedDES(DataEncryptionStandard)algorithmstandardinthelastcenturyseventy's.Duetoadefectinitskeylength,th