基于fpga的des加密算法的高性能实现

《基于fpga的des加密算法的高性能实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第17卷第2期电子设计工程2009年2月V01．17No．2ElectronicDesignEngineeringFeb．2009基于FPGA的DES加密算法的高性能实现谭会生(湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412008)摘要：在分析DES算法原理的基础上。详细阐述一种基于VHDL描述、FPGA实现的DES加密算法系统的设计和仿真结果。该系统采用了一种基于手密钥预先计算的新型流水线设计方案，克服了传统DES流水线实现方式的缺点，使系统的密钥可动态刷新．并在硬件资源消耗有所降低的情况下，进一步提高

2、系统的处理速度。系统最高时钟频率为222．77MHz，信息加密的速度为14．26Gb／s，是最快软件实现方式的112倍。同时系统还具有设计灵活，可靠性高。可重用性强，升级方便等特点。关键词：FPGA；DES算法；高性能实现；VHDL；流水线中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1006-6977(2009)02-0087-03强glI-performanceimplementationofDESalgorithmbasedonFPGATANHui—sheng(SchoolofElectricalandIn

3、formationEngineering,HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou412008，China)Abstract：First，theDESalgorithmprincipleisintroduced．Second，it’sFPGAimplementationbasedonVHDLisdescribed．Finallythesimulationresultsispresented．InordertoimprovethetraditionalDESpipeliningdesi

4、gn，anovelpipeliningmethodbasedonsub—keypre—calculatedisutilizedinthisnBAimplementationdesign．’11leadvantagesoftheDESsystemisthatthekeycanbedynamicallyrefreshed，hardwareresourceconsumptionisreduced，dataprocessingspeedismoreimproved，thehighestclock矗equeneyisupt

5、o222．77MHz，thedatarateisupto14．26Gb／sandisfactorl12timesfasterthansoftwareimplementations．Furthermore，thesystemisaflexible，reliable，reusable，scalabledesign．Keywords：FleA；DESalgorithm；high-performanceimplementation；VHDL；pipelining1引言2DES加密算法原理随着通信系统和网络的快速发展。要求

6、数据的通信、处理和存储的安全性和可靠性越来越高。开发安全加密机器，要求具备实时加密，可改变密钥。使用多种算法等性能。因此可重用、参数化的加密核成为一种理想的安全加密设计。目前加密算法有单密钥和公用密钥2种体制。单密钥体制中最著名的是DES加密算法．它是目前应用广泛的分组对称加密算法，广泛应用于卫星通信、网关服务器、视频传输、数字电视接收等方面【旧。文献『41指出，尽管软件实现的DES加密算法容易改变．但是其数据处理速率低；专用集成电路ASIC可提供高性能算法但灵活性差：而FPGA实现的加密算法具有对同一个FpGA

7、使用不同算法的重新编程可增加其灵活性．使用同一个算法的不同版本和改变结构参数实现系统升级。因此利用FPGA实现DES加密算法是一种理想选择并具有实际的应用价值。为了克服传统DES加密算法流水线的FPGA实现的子密钥需先后串级计算。密钥不能动态刷新的缺点，提出一种新的加密算法，提高DESFPGA实现系统的处理速度．增加系统的密钥动态刷新功能，提高系统的可重用性。收稿日期：2008—10--09稿件编号：200810033作者简介：谭会生(1966-)，男，湖南茶陵人。硕士，副教授。DES加密算法是将64位的明文输入

8、块变为“位的密文输出块，其密钥是64位。其中8位是奇偶校验位。整个算法的处理流程如图1所示。嘲婊“国曾图1DES算法的处理流程图从整体结构来看。DES加密算法可分为3个阶段：(1)对于给定的明文m，通过一个(同定的)初始置换俨重新排列m中的所有比特，从而构造比特串‰。把“位比特串rno拆分成左右2个部分，即m。=，P(椭)=L嘏o，这里厶由‰的后32位组成。(2)计算16