基于FPGA的3-DES算法IP-CORE设计

摘要

加密算法一直在信息安全领域起着极其重要的作用,它直接影响着国家的安全和发展.随着计算机技术的飞速发展,原有的数据加密标准(DES)已不能满足人们的保密要求.在未来的20年内,高级数据加密标准(AES)将替代DES成为新的数据加密标准.在不对原有应用系统作大的改动的情况下,3-DES算法有了很大的生存空间.该文介绍了DES和3-DES算法的概要,给出了一种电路实现模型,并基于XILINX公司的FPGA器件设计了IP核,介绍了I P核设计中主要模块的设计方法.最后对该IP核进行了分析,给出它的性能参数.该课题系统地论述了基3-DES算法的密码IP核设计全过程.文章首先阐述了该设计的课题背景,给出了使用VHDL方法设计密码电路的特点和研究思路和特点,然后对IP核的设计环境和密码算法进行了介绍.在此基础上,详细讨论了3-DES算法的密码芯片设计方法和各个电路模块实现的结构图,包括算法电路、译码电路、接口电路和控制模块电路等.通过对各个模块设计的介绍,阐明了使用VHDL语言设计专用集成电路的原理和特点.

目录

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摘要

ABSTRACT

第1章引言

1.1课题的背景

1.2课题的主要任务

1.3课题的内容

1.4集成电路的设计与IP-CORE

第2章现代数字系统设计方法与ASIC芯片

2.1使用VHDL设计芯片的特点

2.2 FPGA及其应用

2.2.1 FPGA芯片的特点

2.2.2 FPGA的可编程逻辑结构

2.3集成电路设计方法

2.4集成电路的设计流程

第3章3-DES算法简介

3.1换位和替代密码

3.2 DES密码算法

3.3 DES的几种模式

3.4从DES算法到3-DES算法

第4章功能模块设计及其电路结构

4.1 3-DES算法IP-CORE的整体构架

4.2运算模块

4.2.1 DES模块的结构说明

4.2.2 DES模块的工作方式

4.3 S盒的实现方案

4.4子密钥产生模块的方案

4.5 3-DES的实现

第5章设计电路的仿真与综合

5.1系统仿真与综合

5.1.1课题仿真与综合的步骤

5.1.2综合的方法

5.1.3高层次综合

5.2设计使用的FPGA芯片

5.2.1 XC25200FG456的主要特性

5.2.2 XC25200FG456基本结构原理

5.3建立测试平台及仿真结果

第6章总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

学位论文评阅及答辩情况表