基于FPGA的高性能加解密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，金融領(lǐng)域業(yè)務(wù)處理已向電子化全面展開，網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)安全問題尤為重要。目前金融行業(yè)實(shí)現(xiàn)了集中式綜合業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，其基本架構(gòu)是將銀行數(shù)據(jù)主機(jī)、綜合前置機(jī)以及各種銀行終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信息交換。與軟件加密相比，硬件加密具有更好的防范攻擊的能力；另一方面，金融系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)具有很高的實(shí)時(shí)要求，硬件實(shí)現(xiàn)能夠提供遠(yuǎn)高于軟件的處理性能。因此該類系統(tǒng)常采用硬件實(shí)現(xiàn)加密的方案。
　　 傳統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)主要采

2、用專用集成電路，其問題是設(shè)計(jì)成本高，系統(tǒng)擴(kuò)展性差。日漸流行的FPGA器件具有可重復(fù)編程、高速處理和高度集成等特點(diǎn)，采用FPGA實(shí)現(xiàn)的加解密系統(tǒng)可在保證加解密性能的同時(shí)提供更好的可擴(kuò)展性和通用性。因此，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的高性能數(shù)據(jù)加解密系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了8個(gè)獨(dú)立的加解密單元，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的并行處理。數(shù)據(jù)I/O子系統(tǒng)采用多級(jí)Shuffle-Exehange網(wǎng)絡(luò)，解決了輸入數(shù)據(jù)通道因復(fù)用要求而造成訪問沖突的問題。該系統(tǒng)以混沌加密算

3、法為核心，利用其非周期、連續(xù)寬頻帶、類噪聲和長期不可預(yù)測等特點(diǎn)提供更高的保密性。
　　 論文首先介紹了混沌加密、Shuffle-Exchange網(wǎng)絡(luò)、FPGA等相關(guān)知識(shí)，結(jié)合應(yīng)用背景給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)對各種混沌加密算法的分析對比確立了本系統(tǒng)采用的混沌加密算法。然后論文闡述了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，包括SE網(wǎng)絡(luò)與混沌加密算法的硬件電路實(shí)現(xiàn)，與流水線相關(guān)的時(shí)序控制，其他硬件模塊的構(gòu)建，系統(tǒng)控制邏輯和網(wǎng)絡(luò)通信等。同時(shí)我們設(shè)計(jì)了一個(gè)