开题报告范例--华科 .docx

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1、精品名师归纳总结華中师范高校本科生设计论文开题报告题目 ： AES高级数据加密标准加解密电路的设计院系专业体育训练学号2021213089姓指导教名师刘成李改华中师范高校教务处制可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结选 题 报 告 要 求一、 课题的来源、目的、意义。国内外基本讨论情形。二、 估计到达的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施。三、 课题讨论进展方案。四、 主要参考文献。五、 指导老师评语、教研室系、所审查看法。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一 课题的来源、目的、意义。国内外基本讨论情形。1.1 课题的来源、目的、意义。AES简介：1

2、977年1月数据加密标准 DESData Encryption Standard正式向社会公布， 它是世界上第一个公认的有用分组密码算法标准。但DES在经过 20年的实践应用后，现在已被认为是不行靠的。 1997年1月2日美国国家标准和技术讨论所 NIST 发布了高级加密标准 AES-FIPS 的研发方案，并于同年 9月12日正式发布了征集候选算法公告 ,NIST期望确定一种爱护敏锐信息的公开、免费并且全球通用的 算法作为 AES，以代替 DES。在征集公告中， NIST对算法的基本要求是 : 算法必需是私钥体制的分组密码，支持 128位分组长度和 129, 192, 256bits 密钥长度

3、。经过三轮遴选， Rijndael 最终胜出。2001年11月26日联邦信息处理标准出版社发布了正式的 AES标准即 FIPS PUBS197，其中制定的标准生效时间为2002年5月26日。Rijndael算法是一种可变分组长度和密钥长度的迭代型分组密码，它的分组长度和密钥长度均可独立的指定为 128bits, 192bits, 256bits，它以其安全性和多方面的优良性能，成为 AES的最正确挑选。 Rijndael 算法能抗击现在的全部己知密码攻击，它在广泛的运算环境中的硬件和软件实现性能都表现得特别优秀， 它的密钥建立时间极短且敏捷性强， 它极低的内存要求使其特别适合在储备器受限的环境

4、中使用，并且表现出很好的性能。课题来源：本课题来源于国家 863高技术讨论进展方案 “低成本，低功耗，高安全性无线传感器网络节点芯片设计”2006AA01Z226湖北省自然科学基金资助项目“微传感器系统SOC集成技术讨论”2006ABA080华中科技高校校基金重点资助项目“信息安全片上系统 SOC的防护机制讨论” 2006Z011B。课题目的：随着电脑应用范畴的不断扩大， 特殊是在 Internet高速进展的今日， 如何保证电脑用户通过网络所传递的数据的私密性， 如何保证涉密信息能够安全的利用电脑来进行处理等电脑和网络应用中信息安全的问题日益引起人们的关注。随着Internet的不断进展，基于

5、 Internet的应用的领域和深度与日俱增，电子商务， 电子政务等与人们日常生活和工作息息相关的Internet应用也正越来越为人们 所接受。当人们在享受这些应用带来的高效和便利的同时，也时刻面临着各式各样的信息安全问题，而这些问题也正成为当前影响Internet应用连续进展的瓶可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结颈。利用数据加密算法，特殊是新的高级数据加密标准AES，对数据进行加密来保证信息传输与储备的安全性已经被证明是行之有效的。因而，讨论数据加密算法的实现与加解密电路的设计对于解决Internet应用中的各项安全问题就有着 很重要的作用。本课题的目的旨在通过认真讨论和分析高

6、级加密标准AES，在此基础上对 AES 算法的ASIC结构进行优化， 设计出密码芯片。 同时在设计中学习大规模集成电路 的设计方法和设计流程，一些仿真，综合软件的应用，VHDL语言的编写，为以后的工作和进一步学习打下坚实的基础。课题意义：随着Internet的快速进展， 基于Internet的各种应用也日益增长。但是， 由于Internet是一个极度开放的环境，任何人都可以在任何时间、任何的点接入Internet猎取所需的信息， 这也使得在 Internet上信息传输及储备的安全问题成为影响Internet应用进展的重要因素。信息安全技术也就成为了人们讨论Internet应用的新热点。信息安全

7、的讨论包括密码理论与技术、 安全协议与技术、安全体系结构理论、信息对抗理论与技术、 网络安全与安全产品等领域， 其中密码算法的理论与实现讨论是信息安全讨论的基础。而确保数据加密算法实现的可 靠性和安全性对于算法理论应用到各种安全产品中起到了至关重要的作用。AES 产品取代 DES产品己是必定 . 对AES的实现和应用进行探讨和讨论就具有较大的理 论和现实意义。1.2 国内外基本讨论情形目前 AES算法的理论讨论主要集中在设计原理、 安全性能分析和统计性能分析上。对于设计原理，主要讨论算法设计遵循的原就和整体结构。AES算法所遵循的是安全性和实现性原就， 在整体结构上采纳的是SP网络结构。对于安

8、全性能， 主要讨论 AES算法抗击现有已知密码攻击的才能。当前主要攻击手段有: 强力攻击、差分密码分析，线性密码分析， Square 攻击和插值攻击等。目前密码分析又有了新的进展，积分分析、 功耗分析和代数攻击成为新的讨论方向。 对于统计性能，主要讨论算法随机化数据的才能，目前国内外讨论都比较少。AES 密码算法通常用软件或硬件实现。 软件实现易受使用条件限制， 而且易受到破坏，影响数据传输质量。 硬件实现是用专用芯片实现密码算法， 通过芯片对数据进行加密。 密码专用芯片是实现信息安全与保密的基础核心产品， 具有高保密性，高加密速率，高牢靠性，体积小，重量轻，易于实现复杂功能，易于嵌入，总体成

9、本低等优点， 因此 AES 密码芯片在无线通信和 Internet 应用有着广可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结阔的市场前景。自从 AES 公布以来，全世界各的提出了很多AES 核心算法的实现方法，但它们大多基于软件的实现。软件PC实现主要是用高级语言实现算法，并测试不 同工作模式下的性能，商用的软件加密产品仍未见到。对于硬件实现，国外一些机构和高校推出了供测试的 AES核core ，如美国 GMU,NSAH, elion 技术等高校和机构。他们供应的 AES核大都支持 NIST所要求的三种密钥长度，具有较快的加、解密速度。二 估计到达的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的

10、方案和主要措施。2.1 预期到达的目标设计一个 AES加解密电路， 并进行仿真调试，使其功能验证正确，并优化电路性能。1. 熟识 IC 设计的流程以及仿真工具的使用。2. 对设计的加密电路进行仿真，功能验证。3. 能够从面积、速度等方面优化电路设计。2.2 关键理论和技术由于AES 分组密码算法的加密和解密是不对称的，所以在硬件的设计过程中， 尽量复用运算功能相同的单元， 减小了芯片的面积。 关掉处于闲暇状态模块的时钟，降低了功耗。 提前运算轮密钥并采纳流水线结构， 既降低了掌握模块的复杂性又提高了芯片的吞吐量。详细包括：1. 在字节替换模块实现中，提出了一种模块复用技术，该技术使用同一模块实

11、现加密和解密过程中不同的 S-BOX 非线性求逆运算，从而节省了大量的硬件资源。2. 在常规轮变换中， 提出了一种密钥加法和列混合变换集成化的硬件结构设计， 通过肯定的条件挑选， 使得同一个模块可以实现加密和解密中的线性，变换既排除了加解密硬件结构的不同又节省了大量的硬件资源。3. 采纳流水线结构，固定的密钥长度，削减了掌握模块的复杂性，使加解密速度相同提高了芯片加解密数据的吞吐速率。4. 采纳门控时钟技术以降低芯片的功耗。密钥生成时关掉处于闲暇状态的加解密核的时钟， 加解密时关掉处于闲暇状态密钥生成模块的时钟，降低了芯片的功耗。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3 技术指标

12、要使最终设计的加密电路面积尽量小，速度尽量快，另外，也要满意高吞吐量的要求。2.4 完成课题的方案和主要措施本课题中要实现基于 AES的硬件结构的设计与仿真，预备以以下方案步骤实施：1. S盒子的设计与仿真2. 列混合变换和密钥加法的组合模快的设计与仿真3. 轮密钥的产生模块的设计与仿真4. 对整体AES 芯片的规律综合物理设计仿真与分析主要措施：1. 对于 SubBytes 和InvSubBytes 的设计，复用加解密中不同的两个 S-BOX 的求逆模块，以实现加解密时的字节替换功能。 在轮结构中集成四块字节替换模块， 实现一个字的替换。2. 对于AddRoundkey 和Inv MixCo

13、lumns的设计，在常规轮中把加解密时的密钥加与列混合变换集成在同一模块，通过加解密信号的挑选实现了加解密的功能， 这样就可以排除加解密硬件结构的差异， 同时也简化明白密时轮密钥处理的复杂性。3. 采纳流水线结构， 数据加解密是本设计的主要模块， 为了提高其数据吞吐速率， 采纳流水线结构，可以大大的提高芯片的吞吐量。4. 采纳门控时钟技术， 密钥生成与加解密操作分时进行，降低芯片的功耗，增加了稳固性。三.课题讨论进展方案。3 月5 日 3 月17 日：查找资料。3 月18 日 3 月31 日：翻译英文文献。4 月1 日 5 月19 日：毕业设计主要工作。5 月6 月20 日 6 月13 日：答

14、辩。8 日 ：撰写论文。四参考文献1 Daemen J,Rijmen V.谷大武, 徐胜波译 . 高级加密标准 AES算法 Rijndael的设计M. 北京: 清华高校出版社 ,2003.2 任艳颖，王彬编著 .IC 设计基础 . 西安：西安电子科技高校出版社， 2003.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 WolkerstorferJ.,OswaldE.,LambergerM.:An ASIC Implementationof the AES S-boxesC/ C Boyd ed.ASIACRYPT 2001. Heidelberg Berlin:Springer-Verl

15、ag,2001:239-254.4P Chodowiec,K Gaj.Very Compact FPGA Implementation of the AESAlgorithmC/CD Walter et al.eds.CryptographicHardware and Embedded Systems CHES 2003.Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2003:319333.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师评语 :可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导教师签 字教研室系、所负责人签字年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载