基于FPGA的AES加密算法的硬件实现开题报告

1. 研究目的与意义

在如今的万物互联时代，基于数字通信的internet技术在信息革命的推动下发展迅速。

人们可以通过手机、电脑、传感器等各种类型的数据终端通过互联网通信实现数据共享。

在此背景下，网络信息安全涉及众多领域，比如国家军事、企业、第三产业和个人隐私等，每个人在网上聊天、购物、打游戏、发帖子评论、注册app、虚拟平台支付以及在各种网站上下载学习或相关资料等都是通过互联网技术来实现的，也就因此都涉及到信息泄露、被不法人员利用等风险。

2. 课题关键问题和重难点

软件实现方式和硬件实现方式作为不同领域中的有效手段，都为实现aes加密算法发挥着巨大的作用，而硬件实现因其高速实现的特点在实现aes加密算法方面有着很大的优势，因此本设计选择在硬件描述语言verilog的基础上对fpga进行编程实现了aes加密算法。

难点：（1）aes算法中含有大量数学计算内容，如何用硬件语言准确进行数学运算是实现aes加密的难点。

（2）aes采用的是密码密钥，不能在每一轮都是中相同的密钥，需要根据初始密钥去扩展获得每一轮需要的密钥。

3. 国内外研究现状（文献综述）

在1973年，des(data encryption standard)是美国国家标准与技术研究所nist在美国被bm公司提供的最早的以套数据加密方案，因此des可以说是最早的加密标准。

des是历史上第一个被用于商业的数据加密算法，可以说是在密码学发展史上开启了一个先河，同时由于des是一个流程和加密规则公开的加密算法，是密码学发展史上一个历史性、标志性的事件。

des加密算法的出现使得当时的数据传输安全问题得到了解决，但随着社会和信息科技的不断发展，des的密码长度和分组长度过于短以至于已经无法随着信息技术的发展而保留，因为人们可以使用高速运算的计算机在很短的时间内利用穷举法即可攻破，des加密算法已经不适应时代发展的要求，信息安全的加密算法需要更新迭代。

4. 研究方案

在本设计中，我们选择aes-128加密方式，加密10轮对原始数据形成密文，完成的主要内容包括一开始对原始密钥的扩展，以及之后每一轮的字节代替、行位移、列混淆和轮密钥加。

模块分为：密钥扩展模块、轮密钥加模块、字节代替模块、行位移模块、列混淆模块、串口传输模块。

加密算法的安全性依赖于算法本身，而不依赖是实现算法的模式，所以选择哪一种算法的工作模式不会对算法本身的安全性造成任何影响。

5. 工作计划

2022-2022-1学期：第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。

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第17周：与导师沟通进行课题总体规划。