论文部分内容阅读
当今社会信息处理在人们的生活、工作和学习活动中发挥着不可缺少的作用，其重要性越来越突出，信息化带来的效益也越来越显著。为了稳定高效地从信息处理中获得收益，必须保证信息在存储、加工和传输过程中安全。加密处理是信息安全的一种重要手段。
密码学是信息安全技术的基石。经过上百年的发展，目前密码学已经成为现代信息安全的核心技术之一。在密码学中，分组密码是一个重要分支。分组密码具有标准化容易、传输错误不会扩散、加密速度快、硬件实现方便、同步传输、数据加密量大等突出优点。近年来新型分组密码成为密码学的研究热点。
DES(数据加密标准，Data Encryption Standard)算法是分组密码中的经典。目前DES算法在嵌入式领域应用面很广，被广泛应用于POS(电子收款机系统)、ATM、磁卡及智能卡、加油站、高速公路收费站等。
现场可编程门阵列FPGA是八十年代中期出现的新型高密度可编程逻辑器件，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。通过编程可以在短时间内把一个通用的FPGA芯片配置成用户需要的硬件数字电路，因而大大加快电子产品的研发周期，降低研发成本，缩短产品上市时间。在FPGA上实现分组密码算法，具有运行速度高于软件实现，可实现SoC集成的特点。国内外在这个技术领域的研究正方兴未艾。
本文主要研究基于FPGA的DES算法实现。首先概括地介绍了现代加密技术的发展和应用，讨论了DES算法的原理和加解密机制。接着介绍了电子设计自动化技术的发展和应用。在此基础上，本论文对硬件描述语言的描述方法和风格做了一定的探讨，介绍了HDL集成开发环境的三个主流工具。重点介绍了DES算法的VHDL加密解密程序结构和主要函数模块，给出了整个算法的软件仿真结果。仿真结果表明用VHDL程序设计完成的DES算法是正确的和有效的。
本文论述的在FPGA上实现DES算法具有新意，表现在两个方面：
①先进性，能直接应用于各类嵌入式产品中；
②为嵌入式系统课程中的FPGA教学提供了一个典型案例。