密码学中地DES加密算法.doc

密码学中的DES加密算法 1、相关定义 1.1、外部引脚定义 3DES 加密系统的外部引脚定义如图 4.2 所示,各个信号的具体含义参见表 4.1。 18 基于 FPGA 的 3DES 加密算法的设计 des_clk rst_n des_out64 mode load 643DES des_in 64key1 64ready key2 64key3 图4.2 3DES加密系统外部引脚定义 为了更直观地展现出不同方案实现结果的对比情况,对于 4.1 提到的三种设 计方案,本文都使用一致的外部接口定义,这也方便于在搭建的更高一层次的硬 件验证平台中(具体参见 6.2)不同方案的直接替换。 表 4.1 3DES 加密系统外部引脚功能 信号名称 传输方向 功能 des_clk input 系统时钟 rst_n input 全局异步复位信号,低电平有效 mode input 加解密模式选择,mode=0时加密,mode=1时解密 load input 输入使能,高电平有效,有效时采集输入数据和密钥 des_in input 输入64位待加/解密数据 key1 inputmode=0时为第一次DES加密运算的64位密钥;mode=1时 为第三次DES解密运算的64位密钥 key2 inputmode=0时为第二次DES解密运算的64位密钥;mode=1时 为第二次加密运算的64位密钥 key3 inputmode=0时为第三次DES加密运算的64位密钥;mode=1时 为第一次DES解密运算的64位密钥 des_out output 输出64位加/解密结果 ready output 输出数据有效标志,高电平有效 1.2、嵌入式系统的概念 目前,对于嵌入式系统没有一个全面的统一的定义,下面是两个比较合理的 定义: 从技术的角度定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并 且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要 求的专用计算机系统。嵌入式系统的本质是把一个计算机系统嵌入到另一个对象 体系中去。 从系统的角度定义:嵌入式系统是一个设计完成复杂功能的硬件和软件,并 使其紧密的耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映可这些系统通常是更大系 26 第 3 章 ARM 处理器的工作原理 统中的一个完整部分,称为嵌入式系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。 1.3、基本概念 密码学:研究编制密码和破译密码的技术科学。其中,研究密码变化的客观 规律,应用于编制密码以保守通信秘密的,称为编码学;应用于破译密码以获取 通信情报的,称为破译学,总称密码学。 密码:通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要必威体育官网网址手段。 明文(plaintext):不需要任何解密工具就可以直接读懂内容的信息,称 为明文,用P表示。 密文(ciphertex):将明文变换成一种在通常情况下无法读懂内容的信息, 用C表示; 加密(encryption):从明文到密文的变换过程,称为加密,用E表示。 解密(decryption):从密文到明文的变换过程,称为解密,用D表示。 5 北京工业大学工学硕士学位论文 破译:非法接收者试图从密文分析出明文的过程,称为破译。 加密算法(encryption algorithm):对明文进行加密时,采用的一组 规则,称为加密算法。 解密算法(decryption algorithm):对密文解密时采用的一组规则,称为 解密算法。 加密密钥(encryption key):用于在加密过程中使用的密钥,在对称 密码体制中,用K表示。 解密密钥(decryption key):用于在解密过程中使用的密钥,在对称 密码体制中,用K表示。 私有密钥(private key):通常是用于个人使用的密钥,仅有私人保管, 外人不知道,用SK表示。 1.4、Li-Yorke 的混沌定义 区间 I 上的连续自映射f(x ) ,如果满足下面条件,便可确定它有混沌现象[15] : f(x ) 的周期点的周期无上界; 闭区间 I 上存在不可数子集 S,满足 1)?x ,y S ,x ≠ y 时, 2)?x ,y S , 3)?x ∈ S 和f(x ) 的任意周期点 y,有 根据上述定理和定义,对闭区间 I 上的连续函数f(x ) ,如果存在一个周期为 3 的周期点时,就一定存在任何正整数的周期点,即一定出现混沌现象。用李大 岩的话来说,只要有周期为 3 就”乱七八糟”的,什么周期都有。 该定义准确地刻画了混沌运动的几个重要特征: 存在可数无穷多个稳定的周期轨道; 存在不可数无穷多个稳定的非周期轨道; 至少存在一个不稳定的非周期轨道。 1.5、Devaney 的混沌定义 在拓扑意义下,Devaney 混