基于FPGA的混沌加密芯片技術(shù)研究.pdf

1、利用混沌的對(duì)初值和參數(shù)敏感、偽隨機(jī)以及遍歷等特性設(shè)計(jì)的加密方案,相對(duì)傳統(tǒng)加密方案而言,表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能,尤其在快速置亂和擴(kuò)散數(shù)據(jù)方面.目前,大多數(shù)混沌密碼傾向于軟件實(shí)現(xiàn),這些實(shí)現(xiàn)方案中數(shù)據(jù)串行處理且吞吐量有限,因而不適合硬件實(shí)現(xiàn).該論文分別介紹了適合FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)并行實(shí)現(xiàn)的序列密碼和分組密碼方案.序列密碼方案,對(duì)傳統(tǒng)LFSR(線性反饋移位寄存器)進(jìn)行改進(jìn),采用非線性的混沌方程代替LFSR中的線性反饋方程,進(jìn)而構(gòu)造出基于混

2、沌偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的加密算法.分組密碼方案,從圖像置亂的快速性考慮,將兩維混沌映射擴(kuò)展到三維空間;同時(shí),引入另一種混沌映射對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)散操作,以有效地抵抗統(tǒng)計(jì)和差分攻擊.對(duì)于這兩種方案,文中給出了VHDL(硬件描述語(yǔ)言)編程、FPGA片內(nèi)功能模塊設(shè)計(jì)、加密效果以及硬件性能分析等.其中,序列密碼硬件實(shí)現(xiàn)方案,在不考慮通信延時(shí)的情況下,可以達(dá)到每秒61.622兆字節(jié)的加密速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這兩種加密算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案是可行的,并且能