基于SoC可重构密码算法IP核接口电路设计与实现
基于FPGA的加密解密模块设计与实现
基于FPGA的加密解密模块设计与实现随着信息技术的不断发展，数据加密已经成为了保护信息安全的重要手段。
尤其是在金融、军事等领域，数据加密已成为不可或缺的技术手段。
而加密解密的关键技术就是密码算法。
在密码算法中，对称密码算法是最常用的一种算法，然而，对称密码算法的密钥管理和密钥分发一直以来都存在着许多问题，为此，研究人员提出了一种基于FPGA的加密解密模块设计方案，可以有效解决这些问题。
FPGA是一种具有可编程性的半导体器件，它具有高度的可重构性，可以通过编程来实现特定的功能，因此被广泛应用于各种领域。
而基于FPGA的加密解密模块，采用硬件实现加密解密算法，相比采用软件实现的加密解密算法，具有更高的安全性和更快的速度。
1.加密解密模块的概述加密解密模块是实现对称密码算法的关键部分，它可以将明文转化为密文，或将密文转化为明文。
在实现加密解密模块时，需要选择合适的对称算法，并通过硬件电路来实现对称算法的加密解密操作。
常用的对称密码算法有DES、3DES、AES等。
在加密解密模块的设计中，需要对输入和输出进行格式化，并为加密解密算法提供必要的控制信号。
可以使用状态机来实现控制信号的发生，并使用计数器来计算加密解密操作的步数。
同时，在硬件电路中，需要将需要加密或解密的数据存储到寄存器中，使用多路选择器来选择需要进行加密解密的数据块，并在每一次执行加密解密操作时，更新控制信号和数据块。
2.基于FPGA的加密解密模块的设计方案基于FPGA的加密解密模块由输入接口、加密解密核心、控制器和输出接口等模块构成。
其中，输入接口用于将需要加密或解密的数据输入到加密解密核心中，控制器用于控制加密解密操作的流程，输出接口用于输出加密或解密的结果。
在加密解密核心中，可以选择采用现有的对称算法IP核，例如AES IP核、DES IP核等，也可以自己实现对称算法电路。
同时，可以采用先进的乘加器单元、查找表、寄存器等硬件电路元素来优化算法电路。
双重密码电子锁电路的设计与实现
双重密码电子锁电路的设计与实现耿伟霞;张渤;刘海强【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2014(0)20【摘要】In view of the deifciency of the existing password lock with single password, a kind of design scheme of the electronic password lock is gived in this paper. By using the username and password,user security is doublely protected. Infrared sensor is used as the power switch,achieves the purpose of energy saving. The simulation is carried out with Proteus software. The actual circuit is made. Through test and application,the system is stable and reliable. The circuit is composed of integrated chip and gate circuit. It has low cost,lfexible use and practi-cal application value.%论文提出了一种电子密码锁的设计方案。
针对现有密码锁只有单重密码的不足，本文使用用户名和密码双重保障用户的安全。
使用红外传感器作为电源开关，达到节能的目的。
用Proteus软件对电路进行仿真，制作了实际电路板，对其进行了硬件验证，系统运行稳定。
电路由集成芯片和门电路构成，制作成本低，使用灵活，具有一定的应用价值。
【总页数】2页(P191-191,192)【作者】耿伟霞;张渤;刘海强【作者单位】西安科技大学;西安科技大学;西安科技大学【正文语种】中文【相关文献】1.基于身份和密码双重识别机制的多功能电子锁设计 [J], 李勇兵;梁春平;沙黎明2.基于SoC可重构密码算法IP核接口电路设计与实现 [J], 张鲁国;王简瑜3.基于数字电路的密码锁设计与实现 [J], 张玉娟;梁伟超4.新颖的密码式电子锁电路 [J], 梁明海; 李菲菲5.ATM动态密码电子锁管理系统的设计与实现 [J], 王刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
IP CORE(IP核)简介
IP CORE（IP核）简介2008-05-31 16:57随着FPGA技术的发展，芯片的性能越来越强、规模越来越大、开发的周期越来越长，使得芯片设计业正面临一系列新的问题：设计质量难以控制，设计成本也越来越高。
IP（Intelligence Property）技术解决了当今芯片设计业所面临的难题。
IP是指可用来生成ASIC和PLD的逻辑功能块，又称IP核（IP Core）或虚拟器件（VC）。
设计者可以重复使用已经设计并经过验证的IP核，从而专注于整个系统的设计，提高设计的效率和正确性，降低成本。
目前数字IP已得到了充分的发展，可以很方便地购买到IP核并整合到SoC的设计中。
IP核是指用于产品应用专用集成电路（ASIC）或者可编辑逻辑器件（FPGA）的逻辑块或数据块。
将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，如FIR滤波器，SDRAM控制器，PCI接口等等设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动。
随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，使用IP核是一个发展趋势。
理想地，一个知识产权核应该是完全易操作的--也就是说，易于插入任何一个卖主的技术或者设计方法。
通用异步接发报机（UARTs）、中央处理器（CPUs）、以太网控制器和PCI接口（周边元件扩展接口）等都是知识产权核的具体例子。
知识产权核心分为三大种类：硬核，中核和软核。
硬件中心是知识产权构思的物质表现。
这些利于即插即用应用软件并且比其它两种类型核的轻便性和灵活性要差。
像硬核一样，中核（有时候也称为半硬核）可以携带许多配置数据，而且可以配置许多不同的应用软件。
三者之中最有灵活性的就是软核了，它存在于任何一个网络列表（一列逻辑门位和互相连接而成的集成电路）或者硬件描述语言（HDL）代码中。
目前许多组织像免费的IP项目和开放核一类的都联合起来共同致力于促进IP核的共享。
ip核（ip core）是指专用集成电路芯片知识产权IP核是指用于产品应用专用集成电路（ASIC）或者可编辑逻辑器件（FPGA）的逻辑块或数据块。
基于SoC的非对称数字系统算法设计与实现
基于SoC的非对称数字系统算法设计与实现姜智;肖昊【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(47)5【摘要】文章提出一种在片上系统(System on Chip,SoC)实现高吞吐率的有限状态熵编码(finite state entropy,FSE)算法。
通过压缩率、速度、资源消耗、功耗4个方面对所提出的编码器和解码器与典型的硬件哈夫曼编码(Huffman coding,HC)进行性能比较,结果表明,所提出的硬件FSE编码器和解码器具有显著优势。
硬件FSE(hFSE)架构实现在SoC的处理系统和可编程逻辑块(programmable logic,PL)上,通过高级可扩展接口(Advanced eXtensible Interface 4,AXI4)总线连接SoC 的处理系统和可编程逻辑块。
算法测试显示,FSE算法在非均匀数据分布和大数据量情况下,具有更好的压缩率。
该文设计的编码器和解码器已在可编程逻辑块上实现,其中包括1个可配置的缓冲模块,将比特流作为单字节或双字节配置输出到8 bit 位宽4096深度或16 bit位宽2048深度的块随机访问存储器(block random access memory,BRAM)中。
所提出的FSE硬件架构为实时压缩应用提供了高吞吐率、低功耗和低资源消耗的硬件实现。
【总页数】6页(P655-659)【作者】姜智;肖昊【作者单位】合肥工业大学微电子学院【正文语种】中文【中图分类】TN762;TN764【相关文献】1.基于IEEE 1500的数字SOC测试系统的设计与实现2.基于片上系统SoC的孤立词语音识别算法设计3.OMA DRM 2数字版权保护终端系统的SoC设计方案及其VLSI实现4.无线通信系统数字变频算法设计与实现因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
可重构嵌入式系统安全启动流程设计与实现
保障软件可重构下载的安全性，主要硬件基础是存储区 管理逻辑和相关密码运算单元。存储区管理逻辑使得系统可 以通过软件指令，对各个程序存储区进行选择下载及运行， 以及对不同数据存储区进行地址与数据通路配置。同时，管 理逻辑还强行规定了存储区的选择规则，来实现上层代码不 能对低层的存储资源进行访问；密码运算单元则用于下载代 码的来源合法性验证及完整性度量，配合存储区管理逻辑， 实现软件的安全下载与可信运行。 2.1 存储区管理逻辑的原理与设计实现
level0
cos
level1
appli
level2 cpuramx asisramx
大小/KB 16 256 1
16
1
16
1 4 4
区域类型
程序区
数据区 程序区 数据区 程序区 数据区
数据区
图 1 存储区划分
层次 0
1 2 3 层重用
在图 1 中，数据区被划分为 level0,level1,level2,cpuramx, asisramx 5 个存储区。其中，level0,level1,level2 分别为各层 专用秘密存储区，仅允许本层执行代码进行操作；cpuramx 与 asisramx 在系统运行于不同层次时，作为该层次执行代码 的文件系统区与协处理器专用数据处理区。程序区被划分为 bootloader0,download,cos,appli 4 个存储区，其中，bootloader0 为系统 0 层启动代码存储区，该启动代码负责对将要下载的 操作系统或应用程序进行来源认证以及协处理器的自检等工 作；download 也属于系统的 0 层程序区，是专门负责向芯片 内部下载代码的可执行代码存储区；cos 为一层操作系统下 载区。系统在 0 层时由启动代码对下载代码来源进行认证， 由 download 程序完成操作系统下载；appli 为应用程序下载 区，可以在操作系统内部通过调用下载专用程序进行下载。
基于AES和DES算法的可重构S盒硬件实现
基于AES和DES算法的可重构S盒硬件实现
高娜娜;王沁;李占才
【期刊名称】《小型微型计算机系统》
【年(卷),期】2006(027)003
【摘要】密码芯片的可重构性不仅可以提高安全性,而且可以提高芯片适应性.S盒是很多密码算法中的重要部件,其可重构性对密码芯片的可重构性有重大影响.文章在分析AES和DES算法中S盒硬件实现方法的基础上,利用硬件复用和重构的概念和相关技术,提出了一种可重构S盒(RC-S)结构及其实现方法.实验结果表明RC-S可用于AES算法和DES的硬件实现.基于RC-S的AES、DES密码模块规模分别是AES、DES模块的0.81/1.13,性能分别是DES/AES的0.79/0.94.
【总页数】4页(P446-449)
【作者】高娜娜;王沁;李占才
【作者单位】北京科技大学,信息工程学院,北京,100083;北京科技大学,信息工程学院,北京,100083;北京科技大学,信息工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP309.7
【相关文献】
1.DES算法的S盒实现方法分析 [J], 焦冬莉
2.适合AES算法硬件实现的新S盒 [J], 李银;金晨辉
3.基于流水线结构的可重构AES算法IP核的硬件实现（英文） [J], 李冰;夏克维;
梁文丽
4.基于流水线结构的可重构AES算法IP核的硬件实现 [J], 李冰; 夏克维; 梁文丽
5.基于遗传算法的快速可重构S盒硬件设计 [J], 郑东;王友仁;张砦
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基于部分可重构技术的AES算法设计与实现
文章编号:16711742(2011)01002504基于部分可重构技术的AES 算法设计与实现张刚1,高献伟2,李涛1,雷咸超1(1.成都信息工程学院计算机学院,四川成都610225; 2.北京电子科技学院电子信息工程系,北京100070)摘要:提出一种基于部分可重构技术的高级加密标准密码算法实现方案。
该系统采用Xilinx 公司的Virtex I I FP GA(F ield Pr ogrammable Gat e Array)芯片,能针对不同的加密与解密需求,灵活重构加密系统中的核心算法,提高了密码系统的灵活性和安全性,减少了资源消耗,适用于资源受限,有不同安全需求的密码系统,最后给出了实验结果。
关键词:计算机应用技术;信息安全理论与技术;动态重构;高级加密标准中图分类号:TN47文献标识码:A收稿日期基金项目中央办公厅信息安全与保密重点实验室基金资助项目(YZD )1引言目前,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)应用越来越广泛,尤其在一些新产品实验和电路设计中己经成为首选。
这主要是因为FPGA 的开发周期短,可重复利用,以及相对于特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)的低开发成本[1]。
随着FPGA 从可编程逻辑芯片升级为可编程系统级芯片,在电路中的角色已经从最初的逻辑实现延伸到数字信号处理等更广范围,应用领域也从通信延伸到消费电子、汽车电子、工业控制、医疗电子等更多领域,重构是一种可以根据不同需求重构自身资源,实现硬件电路自我改变的技术。
可重构计算系统可以对可重构逻辑器件上的指定资源进行独立配置,而不影响器件其余功能。
FPGA 的可重构运算分为动态系统重构和静态系统重构,从2000年以来,FPGA 的动态重构研究在国际上已得到越来越多的关注,然而国内在此方面的研究还不是很成熟。
基于IP核及可重构设计的信息安全SoC芯片的实现
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１ 微控制器 Ｉ ． １ Ｐ核
微 控 制 器 是 基 于 网 上 源 码 公 开 的 ＭＣ ．０ ｌ Ｓ８５ ｉ Ｐ核 改 进 型
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文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ０７ ２ ２ １） ７１４ —４ １０ ．０ ４（０ ０ ０ —４ ７０
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ｐｏ ｒ ｒｇａ ｍｍａｌｍｅ ｏ ，ｔｅ ｒｂｅ ｆｎｅｆｃ ｉｔｓ ｏ ｉｃｄｎ ｔ ｃ ｈｒｓ ｏｖｄ ｎｈ ｓ ｆｎｒｄ ｃ ｇ Ｕ （ ｃｏ ｂｅ ｔ ｄ ｈ ｏ ｌｍｏ ｉ ｒ ｅ ｄｈ ｔ ｏｎｉｅ ｔ ｈｅ ｈ ｔｅ ｌｅ ．Ｉ ｅ ａｉｏ ｉｔ ｕ ｉ ｈ ｐ ｔ ａ ｗ ｎ ｃ ｗｉ ａ ｏ ｉｓ ｔ ｂ ｓ ｏ ｎ ＭＣ ｍｉｒ
摘 要 ： 对 Ｓ Ｃ 芯 片 多 Ｉ 集 成 问题 ， 出 了 系 统 集 成 时 软 硬 件 协 同 设 计 方 案 ， 立 了 可 重 构 密 码 算 法 Ｉ 核 接 １ 针 ｏ Ｐ核 提 建 Ｐ ： ２电路 模
型 。该模 型引入桥 芯 片和可编 程原 理 ， 决 了不 同密码 算 法接 口位 宽不一致 的 问题 。在介 绍微控 制 器和可 重构 密码算 法 Ｉ 解 Ｐ
核相 关功 能的基础 上 ， 过基 于双端 口存储 器和 寄存 器组接 口电路 实例 ， 通 验证 了 Ｉ Ｐ核接 口电路 功 能 的完备性 和普适 性 。
关 键 词 ： 口 电 路 ； 片上 系统 ； 可 重 构 密 码 算 法 Ｉ ； 系统 集 成 ； 协 同 设 计 接 Ｐ核
中图法分类 号 ：Ｐ ０ Ｔ ３９
ｐ ｒ ｓｏａ ｅａ ｄｒｇｓｅ ｒｕ ｔｒａ ｅｃｒｕ ｔ ｔｅｐ ｒｅ ｔ ｉｔ ｄｕ ｉｅｓｌ ｆ ｈ Ｐｃ ｒ ｔｒａ ｅｃｒｕｔ ｓ ｅ ｆｅ ． ｏｔ ｔｒｇ ｎ ｉｔｒ ｏ ｐ ｉ ｅｆ ｃ ｉｃ ｉ ｈ ｅｆｃｉ ｌｙａ ｎｖ ｒａｉ ｏ ｅＩ ｏ ｅｉ ｅｆｃ ｉ ｉｉ ｒ ｄ ｅ ｇ ｎ ， ｂｉ ｎ ｙ ｔ ｔ 键 是 将 微控 制 器 和 密码 算 法 核有 ｏ 机 集成 为 一体 ， 在验 证 各 口核 功 能 正确 的 基础 上 ， 口 电路 的 设 接
公 钥 密 码 加 速 运 算 部 件 、随 机 数 发 生 器 和 辅 助 控 制 电路 等 主 要 部 件 组 成 。下 面 依 据 接 口 电路 设 计 的需 要 ，仅 讨 论 微 控 制 器Ｉ Ｐ核 和 可 重 构 密 码 算 法 Ｉ Ｐ核 的 相 关 功 能 及 控 制 信 号 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｔｒａ ｅｃ ｒ ｕ ｔ Ｓ Ｃ； ｃ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅｃ ｐ ｅ ｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉｎ； Ｃ — ｅ ｉ ｙｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｆ ｃ ｉ ｉ； ｏ ｃ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｉ ｈ ｒ ｇ ｒｔ ｉ ａ ｈ Ｉ ｃ ｒ ； ｙ ｔ ｍ ｅ ｒ ｔ Ｐ ｎ ｏ Ｏ ｄ ｓｇ ｎ
计 算机 工程 与设 计 Ｃ ｍ ｕ ｒ ｎｉ ｅ ｎ ｄ ｅ ｇ ｏ ｐｔ Ｅ ｇ ｅ ｉ ａ Ｄ ｓ ｎ ｅ ｎ ｒｇｎ ｉ
２ １， ７ ００ １（ ３ ）
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・嵌 入 式 系统 工程 ・
基于 ＳＣ可重构密码算法 Ｉ 核接 口电路设计与实现 ｏ Ｐ
张鲁 国， 王 简瑜
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