[發(fā)明專利]一種基于FPGA的動態(tài)數(shù)據(jù)加解密實現(xiàn)方法

有效

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• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN111049639B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成群;仇光強;徐偉強;賈宇波
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L9/08;H04L9/40;H04L67/568
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于FPGA的動態(tài)數(shù)據(jù)加解密設(shè)計與實現(xiàn)方法。本發(fā)明采用FPGA作為主控制器完成對動態(tài)密鑰加解密主狀態(tài)機的設(shè)計，將整個動態(tài)密鑰加解密分成3DES加解密和密鑰更新兩個部分；同時在加密幀數(shù)達到設(shè)定的閾值，就更新密鑰和閾值，達到雙重混沌態(tài)，極大的保證了數(shù)據(jù)的安全性。本發(fā)明具有高速數(shù)據(jù)處理能力，也極大的提高了加解密速度，能夠滿足工業(yè)網(wǎng)關(guān)快速加解密以及高安全性的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信加密領(lǐng)域的一種數(shù)據(jù)加解密處理方法，具體為一種基于FPGA的動態(tài)數(shù)據(jù)加解密設(shè)計與實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

信息是信息化社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，也是衡量一個國家綜合國力的重要指標之一。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息的地位與作用在急劇上升，信息安全問題因此而日益突出。尤其是在當(dāng)前大力發(fā)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的情況下，工業(yè)環(huán)境下對信息安全的要求更加高。因此在滿足工業(yè)高速通信的前提條件下還要對數(shù)據(jù)進行有效的加解密就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明目的是針對工業(yè)網(wǎng)關(guān)快速加解密以及高安全性的要求，設(shè)計并實現(xiàn)了一種能夠快速加解密并且實現(xiàn)動態(tài)密鑰的加解密方法。

本發(fā)明方法包括以下具體步驟：

一、一種基于FPGA的動態(tài)數(shù)據(jù)加密方法，包括以下步驟：

步驟1：待加密數(shù)據(jù)緩存：對輸入的待加密數(shù)據(jù)進行緩存，存入第一緩存器中；

步驟2：子密鑰生成：根據(jù)步驟7中生成的三個密鑰key1、key2、key3進行子密鑰生成操作獲得子密鑰，每個密鑰得到其對應(yīng)的16個子密鑰，并給出子密鑰完成生成標志位信號；

步驟3：讀取待加密數(shù)據(jù)：

(1)初始狀態(tài)：當(dāng)步驟2中的子密鑰完成生成標志位信號出現(xiàn)時，第一緩存器讀取出待加密數(shù)據(jù)的1幀數(shù)據(jù)；

(2)非初始狀態(tài)：當(dāng)步驟2中的子密鑰完成生成標志位信號和步驟6-1中的請求讀取脈沖信號均出現(xiàn)時，第一緩存器讀取出待加密數(shù)據(jù)的1幀數(shù)據(jù)；

步驟4：Padding處理：對步驟3中讀取出來的待加密數(shù)據(jù)的1幀數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，不足64位的數(shù)據(jù)在低位補0至64位；

步驟5：加密處理；

步驟6：已加密數(shù)據(jù)緩存：將步驟5獲得的數(shù)據(jù)存入第二緩存器中，即獲得當(dāng)前幀數(shù)據(jù)加密后的數(shù)據(jù)；

步驟7：加密鏈狀態(tài)檢測：步驟5中的步驟5-1每完成一次，加密鏈狀態(tài)寄存器的值都加1，并根據(jù)加密鏈狀態(tài)寄存器的值判斷進行密鑰更新和加密幀數(shù)閾值Nx更新，并回到步驟2；

步驟8：不斷迭代上述步驟2～7，直到完成每一幀數(shù)據(jù)的加密處理。

所述步驟5具體是對步驟4獲得的數(shù)據(jù)進行如下處理：

步驟5-1：DES1加密：采用第一密鑰key1的子密鑰對步驟4獲得的數(shù)據(jù)進行一次DES加密處理，一次加密分為16輪，每一輪依次采用1個子密鑰進行加密；

步驟5-2：DES2加密：采用第二密鑰key2的子密鑰對步驟5-1獲得的數(shù)據(jù)再進行一次DES加密處理，一次加密分為16輪，每一輪依次采用1個子密鑰進行加密；

步驟5-3：DES3加密：采用第三密鑰key3的子密鑰對步驟5-2獲得的數(shù)據(jù)再進行一次DES加密處理，一次加密分為16輪，每一輪依次采用1個子密鑰進行加密。

所述步驟7具體為：

步驟7-1：若加密鏈狀態(tài)寄存器的值小于加密幀數(shù)閾值Nx，則發(fā)送請求讀取脈沖信號為1到第一緩存器并回到步驟3處理；