【正文】 逆運(yùn)算，加、解密過程中使用的密鑰分組是相同的。軟件實(shí)現(xiàn)方式：即使用一種語言在一個操作系統(tǒng)或單片機(jī)上編寫加密程序。在之后的幾年里，DES加密標(biāo)準(zhǔn)迅速升溫，全球范圍內(nèi)DES開始滲透到各行各業(yè)，當(dāng)然了，加密算法最新都是為軍事服務(wù)的，后來逐漸進(jìn)入民用領(lǐng)域。自上世紀(jì)70年代起，DES加密標(biāo)準(zhǔn)一直都是數(shù)據(jù)加密領(lǐng)域的重量級角色。因此，網(wǎng)絡(luò)信息安全這個名詞逐漸進(jìn)入人們的眼球。 Encryption Standard 。另一種則打破了常規(guī)思路，把量子密碼學(xué)、DNA技術(shù)以及混沌技術(shù)等一系列非常規(guī)手段應(yīng)用到了信息加密上，不可不謂是另辟蹊徑。AES的先進(jìn)性決定了其篩選的嚴(yán)格程度，這個征集過程歷時3年，進(jìn)行三輪層層篩選，第一輪選出15種候選算法，第二輪對前一輪結(jié)果進(jìn)行篩選，只剩下5個算法晉級，最后一輪又經(jīng)過詳細(xì)論證及三次研討會議，才最終確立了Rijndael算法的先進(jìn)地位，并于2001年將其命名為AES新一代高級加密標(biāo)準(zhǔn)。因此，本次課題的學(xué)習(xí)目標(biāo)是重點(diǎn)掌握優(yōu)勢更為明顯的硬件實(shí)現(xiàn)方法。使密文的多樣性得到極大的拓展，使線性攻擊等手段對其無能為力。多項(xiàng)式表示為： () () 在有限域中還有一種乘法運(yùn)算叫做乘，記作: 多項(xiàng)式表示為： ) ()在這個式子中，要是為0，多項(xiàng)式的系數(shù)依次向左移動1比特，最右邊空出來的1個比特我們用0來填充，這樣的改變并不影響該等式的結(jié)果；如若為1的話。好消息是，前人已經(jīng)總結(jié)了一套實(shí)用的Sbox計(jì)算方法。此外，在Rijndae1系統(tǒng)中數(shù)據(jù)以最初始的字節(jié)格式存在。 AES 加密算法工作模式 本文的第一章節(jié)里面就曾提到，AES加密算法屬于分組密碼，分組密碼的設(shè)計(jì)思想就是將不同位寬的明文和密鑰分成固定長度的明文組和密鑰組。②P層（線性混合層）：進(jìn)行列混淆變換MixColumn和行移位變換ShiftRow，主要是為了確保多輪迭代后的數(shù)據(jù)高度擴(kuò)散。該過程就是首先用HDL語言描述目標(biāo)電路，然后運(yùn)用相關(guān)工具進(jìn)行仿真（如Modelsim）、生成相應(yīng)的目標(biāo)文件（如EDA），最后再用ASIC或者FPGA方式來實(shí)現(xiàn)電路。位變換過程如圖34所示。相比較而言非并行擴(kuò)展就不存在這樣的問題，所以，本課題采用的是非并行擴(kuò)展方案。應(yīng)用Synopsys公司開發(fā)的后端設(shè)計(jì)工具Astro可以完成布局布線的設(shè)計(jì)，同時Astro還具有時序優(yōu)化的功能，可以再一次流程中使設(shè)計(jì)電路達(dá)到預(yù)設(shè)的指標(biāo)。致 謝光陰的流逝是客觀的，每一分，每一秒，不緊不慢，然而它卻常常被我忽略?？偸窃诩磳⑹サ臅r候才后悔曾今的不珍惜，面對白紙黑字，總覺得些許惆悵。圖41 DC綜合后門級電路圖圖42 AES門級電路1圖43 AES門級電路2圖44 AES門級電路3如圖4447所示，為DC過程生成的報(bào)告。000100001010011clkresetstart_ilast_key_i[127...0]round_i[3...0]sbox_data_i[7...0]ready_osbox_access_osbox_data_o[7...0]sbox_decrypt_onew_key_o[127...0] 圖311 keysched模塊狀態(tài)機(jī) 圖312 keysched模塊外部接口圖313 keysched模塊仿真波形 加密模塊Testbench設(shè)計(jì)該模塊的目的就是驗(yàn)證在給予AES加密模塊相同的明文、完全一致的密鑰時，輸出結(jié)果是否相同。位變換（SubBytes）模塊仿真波形如圖36所示。它們一般面向特定的領(lǐng)域、針對特定的應(yīng)用、采用特定的層次，訂制程度高，但是由于彼此之間缺乏相應(yīng)的通用標(biāo)準(zhǔn)，因而基本不能跨領(lǐng)域通用。AES 的算法結(jié)構(gòu)非常簡單，以一個明文分組長度為128bit，輪數(shù)為10的加、解密整體結(jié)構(gòu)為例。確保AES能勝任各行各業(yè)的加密需求。由可以推導(dǎo)出： () () () ()本文闡述了這種方法的擴(kuò)展數(shù)量管道狀態(tài)選項(xiàng)SBox設(shè)計(jì)。利用復(fù)合材料的使用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的低功耗Sbox轉(zhuǎn)換。3）有限域上多項(xiàng)式的四字節(jié)運(yùn)算 有限域中四字節(jié)表示為次數(shù)小于4的多項(xiàng)式。在公式中m表示階，p則代表特征值。第2章 AES算法的原理研究 分組密碼的研究分組密碼、序列密碼都屬于對稱密碼的范疇。因此，該課題的首要任務(wù)就是對先前已有的AES算法進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，然后再根據(jù)自己預(yù)期的功能需求對AES算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括S盒優(yōu)化、列混合變換優(yōu)化及AES流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。根據(jù)加、解密過程是否使用相同的密鑰，又能夠?qū)鹘y(tǒng)加密技術(shù)往下細(xì)分成私鑰和公鑰體制，即對稱和非對稱密碼體制。 Verilog HDL 。如論文涉及任何知識產(chǎn)權(quán)糾紛，本人將承擔(dān)一切責(zé)任。加密技術(shù)不僅局限于計(jì)算機(jī)范疇，現(xiàn)在已經(jīng)涉及到生物醫(yī)療、國防、航天等等領(lǐng)域。1976年，在美國斯坦福大學(xué)這個自由的學(xué)術(shù)天堂，Diffie和 Hellman提出了具有建設(shè)性意義的公鑰密碼的思想，時至今日，公鑰密碼早已經(jīng)早已傳遍大江南北，在全球范圍內(nèi)廣泛流傳，大量的應(yīng)用使其不斷發(fā)展，這過程中公鑰密碼又得到了長足的發(fā)展，并向下衍生出許多版本，RSA和Rabin體制、DiffieHellman 和ElGamal體制等等。在完成基本設(shè)計(jì)后，使用SYNOPSYS的DC和ASTRO進(jìn)行綜合以及自動布圖設(shè)計(jì)，最后利用CADENCE進(jìn)行模擬和驗(yàn)證。分組密碼的設(shè)計(jì)思想就是把密鑰擴(kuò)展算法從加密算法的整體中分割出來，密鑰的擴(kuò)展不收加密算法的影響。 ， ()由式（）我們可以看出，以一個8位的數(shù)據(jù)為例。它由兩個子轉(zhuǎn)換組成。這種方法既吸引了()的技術(shù)，又和()中的許多有用的想法相一致。字節(jié)替換計(jì)算也是KeyScheduling計(jì)算過程所需的關(guān)鍵。由于篇幅有限，本文只對以上幾種工作模式作簡要說明。解密過程中，對字節(jié)代換、行移位變換和列混淆變換，它們分別使用相對應(yīng)的逆函數(shù)。相比較于其它仿真軟件，Modelsim只靠著一個內(nèi)核就可以同時兼容VHDL、Verilog HDL兩種語言的仿真，這一優(yōu)勢可謂獨(dú)樹一幟，無人能及。MixColumns是列的變換，它包括word_mixcolumn模塊，然而每個word_mixcolumn又包括4個byte_mixcolumn。AES 1AES 2激 勵算法轉(zhuǎn)換檢 查 輸 出 結(jié) 果圖314 Testbench驗(yàn)證原理圖圖315 Testbench仿真波形第4章 AES加密系統(tǒng)的綜合與布局布線 綜合及布線開發(fā)工具的介紹 Synopsys DC Design Compile，簡稱DC，它是synopsys的綜合軟件和優(yōu)化工具，它能夠把寄存器(RTL)級的代碼轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表。所有的這一切都是信息化時代最鮮明的標(biāo)志，與此同時，數(shù)據(jù)的安全性越來越被人們重視，不能保證數(shù)據(jù)的安全，信息化就只能舉步維艱。其次還要感謝陳煥駒同學(xué)，由于我們的課題都是關(guān)于AES加密算法，畢設(shè)過程中遇到好多問題，都是在相互討論中才得以解決的。AES是經(jīng)過長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)的現(xiàn)今最高的加密標(biāo)準(zhǔn)。得益于Synopsys的兩項(xiàng)新技術(shù)（PhySiSys和Milkyway DUO結(jié)構(gòu)），Astro擁有優(yōu)秀的優(yōu)化及布局布線能力。非并行擴(kuò)展：子密鑰生成和輪運(yùn)算過程是不同步的，密鑰擴(kuò)展模塊單獨(dú)運(yùn)行，并將生成的各輪子密鑰進(jìn)行存儲，然后供各輪加解密運(yùn)算使用。AES加密電路仿真波形如圖33所示。第3章 AES 算法模塊的設(shè)計(jì)及仿真 開發(fā)環(huán)境介紹 硬件描述語言(HDL)介紹硬件描述語言即Hardware Description Language，簡稱HDL。 4) 輸出反饋模式（OFB）輸出反饋模式相較于CFB，變塊密碼為流密碼就是輸出反饋