基于FPGA的AES和RSA混合加密系统设计实现

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当前,世界已进入信息时代,计算机网络得到了飞速的发展,它关系到社会生活的各个方面。在享受网络为我们带来了便利,也面临着许多问题,其中最突出的问题之一,就是信息安全的问题。各种机密信息,如:国家安全、政治、经济以及企业机密和私人信息,因此信息安全问题显得尤为突出。因此,许多的国家都在这一领域的信息安全研究工作。信息安全技术,特别是加密技术是关系到国家的关键基础设施,核心部分最好不要使用别人的技术,所以信息安全和密码学的研究显得非常重要。在我国,信息安全的研究和实践起步相对较晚,与发达国家相比还有很大的差距,信息安全问题就更加突出。论文首先介绍了密码学相关方面的知识,分别介绍了AES和RSA两种加密算法以及各自的数学基础、整体结构和不同的实现方式;对AES算法中Sbox的实现进行了分析,最终确定利用查找表的方式来存储,并对RSA算法运算速度过慢的问题,提出了改进方案,并利用硬件实现该改进算法,对各自的实现方式进行比较和选择,确定了便于FPGA实现的实现方式;分析了对称密码体制和非对称密码体制的优缺点,确定了采用AES和RSA两种加密算法来实现加密算法,RSA加解密模块实现数字签名和解密,AES加密密钥的功能;AES加密模块是核心部分,主要完成数据的加密功能。应用Verilog VHDL语言编写各个模块并进行了功能仿真,选用Xinlix公司的ISE软件,通过FPGA的仿真结果可以得出本方案符合实际的加密要求;使用Mentor公司的Modelsim仿真软件验证,选用器件为Xilinx公司的Virtex6-XC6VLX240T,经验证功能正确,符合设计要求。最后对论文进行了总结和讨论。论文工作的创新点主要体现在:利用混合加密的方式,使得加密系统更加安全;针对RSA算法速度过慢的问题,提出改进的蒙哥马利算法,使得RSA的运算更快,方便硬件实现。
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