Rijndael算法三级子流水线结构的FPGA实现

提出了基于FPGA的Rijndael算法三级子流水线结构的设计方案,并在CycloneII系列FPGA芯片上实现,占用逻辑单元11840余个。在三个时钟周期内完成一轮变换,与在一个时钟周期内完成一轮变换相比,提高了运算速度。该方案适用于加密、解密和密钥编排算法。该流水线结构由数据运算模块、密钥编排模块和输入输出模块组成,给出了各模块的硬件实现框图。数据运算模块完成各轮变换,密钥编排模块产生各轮变换所需要的轮密钥,输入输出模块主要完成数据输入输出格式变换。     

一种基于FPGA的AES加密算法优化设计

主要介绍基于FPGA的AES算法优化设计。介绍AES算法的原理,结合算法和FPGA的特点,采用查表法优化处理字节代换运算、列混合运算和密钥扩展运算。本设计采用轮内流水线结构和密钥并行处理。完成整体结构的设计,并利用ModelSim6.0给出相应的仿真波形和结果。     

素数因子算法的FFT处理器的设计

为满足FFT运算速度的要求,提出了一种易于FPGA实现的素数因子算法FFT处理器的硬件结构。其中数据存储采用了乒乓RAM结构来实现,可以扩大吞吐量;数据缓存使用FIFO来实现,可以减少一半存储空间的使用;运算模块使用素数因子算法结合流水线结构,在一定延迟后可以连续输出结果;增加地址排序映射可以实现数据正序输入输出。     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

Verilog HDL语言的AES密码算法FPGA优化实现

AES密码算法是目前广泛使用的一种加密算法。为了对AES算法进行优化,通过对密钥扩展模块重复调用,实现代码的高效利用。具体方法为在AES算法进行加解密运算时,其中所需的密钥可在其他模块执行时重复调用,即一次生成十轮密钥,通过控制模块实现轮密钥加运算。详细叙述了改进后AES算法的Verilog HDL硬件语言实现,特别是对具体实现过程中关键核心代码进行了清晰描述,经modelsim6.1f仿真验证正确后进行了FPGA硬件实现,对FPGA硬件实现进行了实验结果正确性验证。实验结果表明,优化后的AES算法在Xilinx Virtex-V FPGA上仅占用了3 531个Slice,5 522个LUT,与同类加密算法实现所需的资源数对比,在性能同等条件下占用面积更少,可满足芯片的较小面积应用需求,从而可以使得AES算法应用于目前流行的各种小面积智能卡上。     

一种AES-CCM128bit硬件加密器的优化设计

介绍了一种基于FPGA的AES-CCM 128bit硬件加密器的优化设计方法.阐述了AES(高级加密标准)算法以及CCM工作模式,分析了AES算法的轮变换结构,并提出S-hox查表结构和MixColumns(列混合运算)的VHDL语言程序设计思想.建立了ExpandedKey(密钥扩展运算)的数学模型,概括出AES算法的硬件实现方法,使得每一轮的轮变换与密钥扩展运算并行执行,以提高AES的加密速度.CCM工作模式结合了CTR与CBC-MAC工作模式,其加密明文或解密密文时都使用AES加密运算,这样解密过程就避免了繁杂的AES的直接解密运算.CCM模式下的简化加密协议,使用两个AES加密内核并行执行CTR与CBC-MAC工作模式以提高该模式下的加密解密速度.     

一种基于FPGA的DES加密算法实现

讨论了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据加密标准算法实现.采取资源优先方案,在轮函数内部设置3级流水线,提高了整体处理速度;在FPGA上实现密钥轮函数和密钥变换函数,减少了相邻流水线级间的逻辑复杂度;采用ROM实现了S盒的变换功能,减少了程序对编译器的依赖性.本方法代码效率高,占用系统资源少,极大地提高了算法的整体性能,其设计已经在Xilinx XC2S100e芯片上得到了实现.     

可变2n点流水线FFT处理器的设计与实现

设计一种可以连续计算N点复数序列傅里叶变换(FFT)的流水线结构处理器,其序列长度N(为2的幂)可变.流水线结构由乒乓存储器将基本运算模块级联而成,对输入数据的顺序以及流水运算的级数加以控制便可计算不同长度序列FFT.给出了由序列长度控制输入数据倒序、旋转因子寻址以及数据输出的实现方法.数据采用块浮点表示,提高了运算精度.用硬件描述语言VHDL在寄存器传输级(RTL级)进行描述,并在单片FPGA上实现.该芯片可工作在80 MHz,连续计算时,处理长度为1 024点的序列仅需12.8 μs.     

基于FPGA的SMS4密码算法的高速实现

在传统的SMS4密码算法中,加解密算法和密钥扩展算法都是采用32轮非线性迭代结构,笔者提出了一种流水线结构实现SMS4加解密算法,但是32个轮密钥只能通过迭代产生。在FPGA实现上,此方法牺牲了一定的面积,但速度却有显著提高。最后还对两种方法作了比较,通过时间的对比可以发现流水线方法确实能获得更快的加解密速度。     

快速傅里叶变换(FFT)的ASIC实现及现场可编辑门阵列(FPGA)验证

通过对FFT(fast fourier transformation),即快速傅里叶变换的一般算法的研究对比,确定合理可行的基2方法处理1024点FFT。在ASIC(application specific integrated circuit)专用集成电路上实现FFT硬件模块,并将该模块在FPGA(field programmable gate array)上进行原型验证。采用级联结构设计FFT模块,在尽量减小资源消耗的同时,提高FFT的运算速度。设计采用两组四个深度为256的双口RAM,乒乓结构处理,完成整个运算仅用了1 320个周期。最后用Xilinx公司的Vertex7-XC7VX690T芯片做FPGA原型验证,在时钟频率为50 MHz时,完成1 024点FFT仅用了26.2μs。