AES算法的优化设计及FPGA实现

发布时间：2023-02-12 13:51

　　随着现在大数据以及网络各项技术日益的发展导致信息安全此问题引起通信领域的密切关注。卫星通信、微波通信和光纤通信并称为当今通信领域的三大支柱,而在这三种领域中共同研究的重点就是在通信过程中对信息的保护,信息安全这一工作是通信过程中最为重要的环节。AES是通信领域中应用广泛的数据保密技术。本文研究了AES算法,对其中的变换进行了优化:第一,通过分析和计算后改用新的S-box密码学性质,将仿射变换周期、迭代周期数以及S-box的代数式提高,其密码学性质优于原算法的S-box,算法的安全性得到了提高。第二,对S-box的实现做了优化,由于S-box是AES算法中唯一的非线性单元,在进行加密解密尤其是在字节替换时,需要分别执行S-box和逆S-box,分别查阅两个表来进行操作,这样会占用大量的资源,本文使S-box和逆S-box共用一表,也就是将之前的两个表进行合并。然后将原有的有限域G(2⁸)映射到复合域G[(2⁴)²]中进行计算,复合域计算完成后再从复合域映射回有限域,这样降低了乘法求逆模块的复杂度,在硬件实现过程中减少了使用...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要内容以及结构
第2章 AES算法的介绍及分析
    2.1 分组密码
    2.2 AES的设计原理
        2.2.1 实现性原则
        2.2.2 安全性原则
    2.3 算法原理所需数学知识
        2.3.1 字节运算
        2.3.2 四字节运算
    2.4 AES算法描述
        2.4.1 字节变换
        2.4.2 行移位
        2.4.3 列混淆
        2.4.4 轮密钥加
        2.4.5 密钥扩展
    2.5 本章小结
第3章 AES算法的优化
    3.1 AES算法安全性分析
        3.1.1 差分攻击
        3.1.2 强力攻击
        3.1.3 线性分析攻击
        3.1.4 Square攻击
        3.1.5 攻击方法分析
    3.2 方案改进
        3.2.1 S盒优化
        3.2.2 列混淆优化
    3.3 优化算法安全性分析
    3.4 本章小结
第4章 改进的AES算法的FPGA设计
    4.1 FPGA简介
        4.1.1 FPGA设计方法和开发流程
        4.1.2 开发工具及开发语言介绍
    4.2 AES算法的工作模式及电路结构
        4.2.1 流水线技术
        4.2.2 全流水结构
        4.2.3 循环展开结构
    4.3 AES算法的总体设计
    4.4 AES算法子模块电路设计
        4.4.1 S盒电路
        4.4.2 字节变换电路
        4.4.3 行移位电路
        4.4.4 列混淆电路
    4.5 本章小结
第5章 改进的AES算法的仿真与FPGA实现
    5.1 仿真工具的介绍
    5.2 改进AES算法的整体仿真
    5.3 改进AES算法的加密功能仿真
    5.4 改进AES算法的解密功能仿真
    5.5 FPGA实现
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3741227