基于fpga的gpon-aes的优化实现

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1、单位代码：10293密级：公开硕士学位论文论文题目：基于FPGA的GPON-AES的优化实现学号1010030945姓名张峰导师刘逢清学科专业光学工程研究方向光纤通信及其接入技术申请学位类别工学硕士论文提交日期二O一三年二月TheOptimizationandImplementationofGPON-AESwithFPGAThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangFengSupervis

2、or:Prof.LiuFengqingFebruary2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学

3、学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将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、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要随着骨干网的高速发展，接入网逐渐成为了信息网络系统的瓶颈。GPON(Gigabit-Ca

4、pablePON)具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，是FTTH的最主要接入形式之一。目前GPON仅规定支持AES(advancedencryptionstandard)加密算法。AES算法是用来取代DES的一种加密标准，由美国国家标准技术研究所（NIST）发布。经过多年的分析和测试，AES能够抵抗目前已知各种攻击方法的攻击。本论文采用高级加密标准（AES）为核心加密算法，运用FPGA硬件实现数据加密模块。此模块可以用于GPON系统的安全数据传输，具有高灵活性，处理并行性，大吞吐量和可扩展性的特点。设计中首先根据GPON-AE

5、S的加密数据要求，进行FPGA芯片选型，原理图设计，PCB制作并搭建硬件平台。然后，采用硬件描述语言VerilogHDL结合原理图设计方式，进行FPGA程序的编写和调试。程序设计遵循标准的AES加密算法，在面积和性能之间进行权衡。在框图设计中，细分逻辑操作步骤，利用流水线思想，提高硬件的效率。最后，对FPGA程序各模块进行了仿真，仿真结果符合设计要求。本文对AES算法的FPGA实现提出了一种参考设计方案，首先介绍了用FPGA实现AES算法的硬件平台，硬件开发工具，软件开发工具和开发语言。然后详细阐述了GPON-AES模块实现方案的总体设计框图，分

6、别介绍了各个部件的功能和设计。最后给出了GPON-AES模块的时序仿真，设计结果和性能总结。关键词:AES,FPGA,加密,解密，硬件实现IAbstractAsthehigh-speeddevelopmentofthebackbonenetworks,accessnetworkshavebecomethespeedbottleneckofinformationnetworksystems.GPON(Gigabit-CapablePON),whichhasmanyadvatangeslikehighbandwidth,highefficiency,

7、largecoverage,andrichuserinterfaces,becomeoneofthemainFTTHaccessnetworks.Atpresent,GPONonlysupportsAES(advancedencryptionstandard)encryptionalgorithm.AESalgorithmisusedtoreplaceDESthatNISTreleasedasanencryptionstandard.Afteryearsofanalysisandtest,AEScanresistvariousattackswit

8、hknownmethods.Thispaperusesadvancedencryptionstandard(AES)asthecoree