基于混沌序列的数据加密算法研究及FGPA实现

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随着网络通信、信息技术的发展,信息安全越来越受到人们的关注。数据加密算法DES作为典型的分组加密算法,虽然已被穷举法攻破,但因为此前DES加密应用比较广泛,还是有很好的应用基础,因此现在人们仍然对它非常热衷,努力寻找解决方案,扩展DES的密钥空间,使加密后的密文更随机、更独立、更安全,当然也更符合当前的社会需要。  本文给出了一种基于混沌序列的数据算法DES的密钥空间拓展方法,从而构造了一种混沌变形的DES算法。以现场可编程门阵列(FPGA)为硬件平台,采用硬件描述语言(VHDL)实现了整个系统的设计。混沌系统只存在于非线性系统中,具有初值敏感性和的随机性,能够产生随机数列,在密码学领域有很好的应用价值。通过运用Logistic混沌映射生成的混沌序列对DES的轮密钥进行处理,使DES算法每轮产生的子密钥都是不同的,这样混沌变形的DES算法就具有无限密钥空间和“一次一密”的特征,大大提高了算法的抗攻击性。  在基于混沌序列的数据加密算法的设计部分,重点叙述了混沌序列生成16轮子密钥的子密钥生成模块、单轮迭代运算模块、S盒压缩运算模块、时序控制模块以及项层模块的设计过程。该算法在Xilinx Virtex-Ⅱ xc2vp30芯片上通过了仿真,完成了硬件调试,实验结果表明硬件实现加密算法功能正确,加密/解密速度快。
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