Verilog HDL语言的AES密码算法FPGA优化实现

发布时间：2019-09-27 04:03

【摘要】：AES密码算法是目前广泛使用的一种加密算法。为了对AES算法进行优化,通过对密钥扩展模块重复调用,实现代码的高效利用。具体方法为在AES算法进行加解密运算时,其中所需的密钥可在其他模块执行时重复调用,即一次生成十轮密钥,通过控制模块实现轮密钥加运算。详细叙述了改进后AES算法的Verilog HDL硬件语言实现,特别是对具体实现过程中关键核心代码进行了清晰描述,经modelsim6.1f仿真验证正确后进行了FPGA硬件实现,对FPGA硬件实现进行了实验结果正确性验证。实验结果表明,优化后的AES算法在Xilinx Virtex-V FPGA上仅占用了3 531个Slice,5 522个LUT,与同类加密算法实现所需的资源数对比,在性能同等条件下占用面积更少,可满足芯片的较小面积应用需求,从而可以使得AES算法应用于目前流行的各种小面积智能卡上。
【作者单位】： 衡阳师范学院计算机科学系;湖南大学信息科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(61133005) 湖南省教育厅青年资助项目(11B018) 湖南省博士后基金资助项目(897203005) 衡阳师范学院产学研基金项目(12CXYZ01)
【分类号】：TN918.4

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 何德彪;胡进;陈建华;;基于FPGA的高速AES实现[J];华中科技大学学报(自然科学版);2010年02期

2 叶剑;李立新;;基于GPU的AES快速实现[J];计算机工程与设计;2010年02期

3 黄前山;季晓勇;;基于低成本FPGA的AES密码算法设计[J];通信技术;2010年09期

4 王赜坤;陈松涛;;一种AES密码算法的硬件实现[J];现代电子技术;2010年16期

5 李浪;李仁发;吴克寿;;简化固定值掩码二阶差分功耗攻击方法及其防御措施[J];小型微型计算机系统;2010年09期

6 程海;丁群;杜辉;黄春光;;基于FPGA实现的SMS4算法研究[J];仪器仪表学报;2011年12期

7 ;Low-power and area-optimized VLSI implementation of AES coprocessor for Zigbee system[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2009年03期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 任丽莉;范亚芹;康冰;闫冬梅;;ZigBee信号在智能小区中传输的改进[J];吉林大学学报(信息科学版);2011年06期

2 张思敏;盛永鑫;;DAM测试系统校准[J];国外电子测量技术;2013年03期

3 吕展鹏;;基于ASP.NET的自匹配对象媒体学习系统的设计与实现[J];电子设计工程;2013年17期

4 胡汉武;赵峙岳;;一种基于北斗授时的跳频同步实现方法[J];国外电子测量技术;2013年08期

5 李湘锋;赵有健;全成斌;;对称密钥加密算法在IPsec协议中的应用[J];电子测量与仪器学报;2014年01期

6 韩津生;林家骏;叶建武;周文锦;;FPGA的AES高速处理模型设计[J];哈尔滨工业大学学报;2012年03期

7 韩津生;林家骏;周文锦;叶建武;;基于FPGA的AES核设计[J];计算机工程与科学;2013年03期

8 江依妹;;基于SMS4密码算法的面积与速度均衡的设计[J];科技信息;2013年07期

9 严承华;张志明;;RSA加解密算法的高效GPU实现[J];计算机应用;2013年S1期

10 王晨光;乔树山;黑勇;;分组密码算法SM4的低复杂度实现[J];计算机工程;2013年07期

相关博士学位论文 前1条

1 李浪;分组密码芯片功耗攻击与防御问题研究[D];湖南大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 李军辉;基于Kerberos协议和AES算法的RFID信息安全的研究[D];北京邮电大学;2011年

2 张建;AES算法在端到端通信加密模块中的实现及应用设计[D];北京邮电大学;2011年

3 王兴刚;基于RSA和AES混合算法的加密芯片设计[D];济南大学;2011年

4 王瑞;基于AES、RSA算法的多模混合加密系统设计[D];复旦大学;2011年

5 丁俊;基于NIOS的网络实时加/解密系统的设计与实现[D];云南大学;2011年

6 蒋秉天;基于分布式计算的密码恢复系统研究[D];上海交通大学;2010年

7 庞超;基于RFID与WSN的奶牛信息采集手持终端研究与开发[D];西北农林科技大学;2011年

8 刘维杰;基于FPGA的AES加密系统设计[D];中北大学;2012年

9 孙冰;基于GPGPU的高效AES彩色数字图像加密技术的研究与实现[D];电子科技大学;2010年

10 林娟娟;基于FPGA的AES算法优化与设计研究[D];西南交通大学;2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 谭会生;;多级二维整数小波变换的FPGA实现研究[J];电子测量与仪器学报;2009年07期

2 赵春晖;王炜薇;崔颖;;基于FPGA的镜像阈值层叠滤波器实现方法[J];电子测量与仪器学报;2009年11期

3 李大为;赵旭鑫;武萌;;SMS4密码算法的高速流水线实现[J];电子器件;2007年02期

4 周洲;何一凡;沈海斌;赵旭鑫;;SMS4密码算法高速引擎实现[J];电子器件;2007年04期

5 冯春雨;胡波;刘会忠;;基于FPGA的SMS4密码算法的高速实现[J];河北省科学院学报;2010年02期

6 沈昌祥;张焕国;冯登国;曹珍富;黄继武;;信息安全综述[J];中国科学(E辑:信息科学);2007年02期

7 吴亚联,段斌;AES密码计算构件的设计及应用[J];计算机工程;2005年21期

8 陈俊;王晶;曾晓洋;韩军;;低复杂度先进密码算法的VLSI实现[J];计算机工程;2007年04期

9 刘佳;韦宝典;戴宪华;;SMS4算法S盒的密码学性质[J];计算机工程;2008年05期

10 吴恩华,柳有权;基于图形处理器(GPU)的通用计算[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年05期

相关硕士学位论文 前1条

1 宋军辉;基于先进加密标准（AES）算法的加密芯片设计[D];南京理工大学;2004年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 蒋欣,李灿平,李蕊;Rijndael加密算法在网络文件传输系统中的应用[J];计算机测量与控制;2003年04期

2 万航;;AES加密算法的实现[J];软件导刊;2007年23期

3 张艳;;电子政务系统中的数据安全技术研究[J];现代计算机(专业版);2009年08期

4 张彦;;VPN的加密算法[J];教育教学论坛;2010年09期

5 张彦;;VPN的加密算法[J];教育教学论坛;2009年03期

6 于增贵;AES——21世纪的数据加密标准[J];电子标准化与质量;2000年05期

7 李文进;;基于AES的远程访问认证协议[J];信息安全与通信保密;2007年06期

8 李毅;潘兴江;;基于神经网络的AES混沌加密算法[J];科学技术与工程;2010年29期

9 陆浪如,匡友华,杨强浩,高山;AES算法的FPGA实现[J];交通与计算机;2001年05期

10 宋海生,李淼,张建;基于EJB的AES网络推理机组件的设计[J];计算机工程与应用;2004年22期

相关会议论文 前10条

1 韦进进;朱文君;;饮用水中七种微量元素ICP-AES同时测定法的研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C];2011年

2 冯旭;杨桂香;;高分辨率ICP-AES测定氧化钕中的稀土元素[A];第十三届全国稀土化学分析学术研讨会论文集[C];2011年

3 陈育新;瞿晓钢;冯艳秋;;ICP-AES法测定GH4169G中的B元素分析探讨[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年

4 邓元庆;谢涛;石会;龚晶;;AES算法的密钥雪崩效应特性研究[A];中国电子教育学会高教分会2011年论文集[C];2011年

5 郭剑啸;张海燕;黄仲汉;;15种氧化稀土中Al的ICP-AES法测定[A];第十三届全国稀土化学分析学术研讨会论文集[C];2011年

6 刘晶;;基于改进AES算法对数字图书馆文档加密的研究[A];华北地区高校图协第二十四届学术年会论文（文章）汇编[C];2010年

7 沈勇;;国际音频技术研究动态[A];2006年声频工程学术交流会论文集[C];2006年

8 王华民;张莉芳;姚洪利;;AES加密算法在雷达情报传输中的应用[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年

9 汪熙;吴迪;陈正捷;吕力;;基于ADSP-BF533的音频数据流AES加密技术[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

10 董尼;沈明玉;罗维思;;基于AES与ECC的混合密码体制的研究与实现[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用（CACIS）学术会议论文集（下册）[C];2006年

相关重要报纸文章 前10条

1 马哲元;多标准撑起VPN[N];中国计算机报;2001年

2 余桔云 译;人弃我取 倒行逆施[N];厂长经理日报;2002年

3 ;力登：Dominion PX[N];通信产业报;2008年

4 见习记者 田林;亚洲主权基金“冰火”两重天[N];21世纪经济报道;2009年

5 记者 霍宇力　编辑 裘海亮;霸王洗发水牵出二恶烷质疑 广州浪奇加快MES替代进程[N];上海证券报;2010年

6 赵建民;第三代合成洗涤剂原料走俏[N];中国化工报;2001年

7 本报记者 朱戈;WLAN，，安全问题先放一边？[N];计算机世界;2002年

8 刘敏 摘;中东欧推行OTC一瞥[N];中国医药报;2000年

9 记者 陆晋源;赞宇股份需破解 募投项目产能消化难题[N];第一财经日报;2011年

10 庄愉;OTC行业持续发展重战略[N];医药经济报;2000年

相关博士学位论文 前10条

1 张德学;面积优化的JavaCard处理器的设计与实现[D];中国科学技术大学;2006年

2 张闻宇;高级加密标准的分析[D];山东大学;2007年

3 冯国柱;PKI关键技术研究及其应用[D];国防科学技术大学;2006年

4 姜立群;人calpain1大亚基相作用的蛋白质筛选及其在Angll诱导心肌细胞肥大模型中功能的初步探索[D];中国协和医科大学;2003年

5 韩军;信息安全芯片的防御攻击技术研究[D];复旦大学;2006年

6 张美玲;分组密码分析技术的研究[D];西安电子科技大学;2010年

7 刘亚;若干分组密码不可能差分分析与代数分析方法的研究[D];上海交通大学;2013年

8 韦永壮;新区分器的构造及其在分组密码分析中的应用[D];西安电子科技大学;2009年

9 苗全;功耗分析攻击研究及抗功耗分析攻击密码芯片设计[D];山东大学;2012年

10 崔杰;Rijndael中若干关键问题的研究[D];中国科学技术大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 林晓牧;基于AXI接口的多模式AES加解密IP核设计与实现[D];华南理工大学;2010年

2 贾旭;AES算法的安全性分析及其优化改进[D];吉林大学;2010年

3 谷海峰;吉林石化公司AES产品成本优化的研究[D];吉林大学;2011年

4 章成e

本文编号：2542499