基于FPGA的3DES加密算法的设计

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1、学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：奎笙西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用

2、学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期：兰!兰：三!!兰导师签名：翻丛日期：丛!!：!：!王IIllll1111111111IIIIIIIlllIlrllllY2380760摘要

3、随着网络的不断普及，社会信息化程度的日益提高，信息安全也越来越被重视。加密技术作为信息安全的一个最为有力的武器，发挥着重要的作用。数据加密标准(DataEncryptionStandard)，即DES加密算法，及由其延伸出的3DES加密算法是应用最广泛的分组对称加密算法之一。而FPGA在实现算法方面具有灵活性、安全性和很高的速度性能的特点。本文在分析DES／3DES加密算法的基础上，利用流水线技术和分时复用技术，设计了三种3DES加密系统的实现方案，分别是纯组合逻辑结构、流水线结构(包括48级流水线和12级流水线)和状态机

4、结构(包括12级流水线内复用和4级流水线外复用)。这三种设计方案通过了软件的仿真验证，并以其中一种方案为验证目标，设计了一种基于FPGA、以UART为通信接口的硬件验证平台，验证了系统功能的正确性。最后以FPGA为实现基础，对上述三种设计方案的速度和使用资源进行了比较。概括的说，纯组合逻辑结构方案资源使用较少，但速度过慢；流水线结构方案获得了很高的数据吞吐量，但资源耗费严重；状态机结构方案结合流水线和分时复用技术，使速度和资源都能达到可以接受的范围，即起到一定的速度和资源折中效果。本文的设计思路方法及三种方案实现结果的比较

5、结论对实际工程具有指导意义。关键词：3DES流水线分时复用UARTFPGAAbstractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnologyoftheInternetandthesociety,informationsecurityisplayingamoreandmoreimportantroleinourdailylife．DataEncryptionStandard(DES)anditsimprovedalgorithm3DESareoneofthemostwidelyuse

6、dsymmetricalblockcipher．AndFPGAisapreferredmethodtoimplementanencryptionalgorithmforitsflexible，securityandhighspeed．ThepaperintroducetheprincipleofDES／3DESfirstly,thenbasedontheprincipleofpipelinedesignandtimedivisionmultiplexingdesign，thefollowingthreeimplementa

7、tionsof3DESencryptionalgorithmarediscussed．Thefirstoneisdesignedwithpurecombinationallogic．Andthesecondoneisbasedonpipelineprinciple，including48-stagepipelineand12-stagepipeline．Thethirdoneisbasedontimedivisionmultiplexingprinciple，includingmultiplexingwithinthe12

8、-stagepipelineandmultiplexingofthewhole4-stagepipeline．Thethreeimplementationsareallsimulatedwithsoftware．AndahardwareverificationtestbenchwithUARTasits