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一种混沌流密码芯片的设计与应用

作　者: 温佳强
导　师: 胡汉平
学　校: 华中科技大学
专　业: 信息安全
关键词: 混沌流密码现场可编程门阵列流水线并行设计
分类号: O415.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

信息时代的到来,对海量数据加密的实时性要求越来越高,加密算法的复杂度也越来越大,传统的软件加密技术也越来越难于满足数据加密的实时性需求,因此研究密码算法的芯片实现具有重要意义。根据混沌流密码算法的应用需求确定算法芯片的功能特性,设计了芯片的总体架构并按功能进行了模块划分。使用Verilog HDL设计并优化了各模块:分解数字混沌中的乘法操作,使用流水线策略提高了数字混沌的时序性能;舍弃数字混沌迭代值的无效比特并使用查表法实现数字混沌迭代值的编码操作,降低了实现复杂度和资源使用;对非线性变换中的所有码字进行独立并行流水变换,使用资源换取时间,提高了密钥流输出的速度;设计了统一的寄存器读写控制逻辑,屏蔽了多种输入输出接口的差异性;在多个模块中使用了乒乓操作,保证密钥流的连续输出。使用FPGA对芯片设计进行验证,验证结果表明时序正确,达到预期目标。使用软硬件协同设计方法,在Xilinx公司提供的FPGA评估板基础上设计了应用算法芯片的加密系统。针对算法芯片设计了自定义IP核,构建了以PowerPC为核心的FPGA嵌入式硬件结构;移植了Linux操作系统并完成了驱动程序和应用程序的设计,实现了基于网络的混沌流密码算法应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 选题的目的和意义  8-9
  1.2 混沌密码系统的研究现状  9-10
  1.3 论文内容和结构  10-11
2 混沌流密码算法的基本理论概况  11-17
  2.1 数字混沌序列的改进  11
  2.2 混沌流密码算法介绍  11-15
  2.3 保密性分析  15-16
  2.4 本章小结  16-17
3 混沌流密码算法芯片的总体架构  17-22
  3.1 算法芯片的功能特性  17-18
  3.2 算法芯片的构架设计  18-19
  3.3 算法芯片的模块划分  19-21
  3.4 本章小结  21-22
4 混沌流密码算法芯片的设计与验证  22-47
  4.1 算法部分模块的设计  22-29
  4.2 接口部分模块的设计  29-44
  4.3 时钟与复位模块  44-45
  4.4 仿真与FPGA 验证  45-46
  4.5 本章小结  46-47
5 基于混沌流密码算法的加密系统设计  47-69
  5.1 芯片应用接口模块的设计  48-54
  5.2 PowerPC 子系统的硬件设计  54-61
  5.3 软件系统设计  61-68
  5.4 本章小结  68-69
6 总结与展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75

一种混沌流密码芯片的设计与应用

内容摘要

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