混沌变形DES算法的FPGA设计与实现

随着信息技术的发展和计算机网络的普及，信息安全显得尤为重要。考虑到传统密码学的不足和密码分析者破解水平的不断提升，基于混沌的数据加密技术正成为当前密码学研究的一大热点，并有可能成为密码学新的发展方向。DES作为传统分组密码算法的典型代表，存在密钥空间太小的致命弱点，在穷举密钥攻击下被破译。针对DES密钥空间过小而不能抵抗穷举攻击的问题，本文给出了一种基于混沌映射的密钥空间拓展方法，从而构造了一种混沌变形DES算法。密钥空间拓展方法基于三条原理：Shannon的“一次一密”，“无限密钥空间”及混沌映射系统可构造一个确定性的随机数发器。基于切延迟椭圆反射腔映射混沌系统(TD-ERCS)已被理论分析和测试证明具有良好的密码学性质。利用TD-ERCS混沌系统可产生高度安全的伪随机序列这一特性，将DES的密钥空间从256拓展至2160，从而构成一种近似“一次一密”的混沌变形DES算法，极大地提高了DES抗穷举密钥攻击的能力。基于这种混沌变形DES算法，提出了以现场可编程门阵列(FPGA)为平台的硬件设计实现方案，依据自顶向下的模块设计方法，根据其特有硬件结构，采用硬件描述语言(VHDL)完成了整个系统的设计，通过了仿真与适配，完成了硬件调试；详细地论述了系统总体框架及内部模块设计，重点介绍了数据分配器和DES算法实现单元的设计，并在系统中设计加入了异步串行接口，完善了整个系统的模块化，可使系统嵌入到现有的各类密码系统与设备中。

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