基于FPGA的密码硬件研究与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着电子技术的发展，可编程的逻辑器件取得了非常大的进步，从早期的存储量少以及小规模的逻辑存储器到现在的可以完成超大规模的复杂组合逻辑与时序逻辑的复杂可编程逻辑器件CPLD以及现场可编程门阵列FPGA，目前这种可编程的器件已经在通信数字信号处理以及单片机领域得到了非常广泛的运用。并且随着人们生活水平的提高，对家庭防盗技术的要求也是越来越高，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。现在市场上主要是基于单片机技术的电子密码锁，但可靠性较差。FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是一种超大规模集成电路，具有对电路可重配置能力。通常FPGA都有着上万次的重写次数，也就是说现在的硬件设计和软件设计一样灵活、方便。相对于基于单片机技术的电子密码锁，用FPGA器件来构成系统，可靠性提高，并且由于FPGA具有的现场可编程功能，使得电子密码锁的更改与升级更为方便简单，

而且在密码学领域，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁与普通机械锁相比，具有许多独特的优点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中，还可以利用稳定以及现场可编程的FPGA硬件条件进行密码算法的实现、编译以及测试来验证密码算法的正确性。

通过本次设计掌握FPGA系统设计的方法，熟悉FPGA设计的相关软件，以及硬件描述语言的使用，熟悉掌握一些简单密码算法的设计以及实现，能成功的利用FPGA的硬件条件调试出自己所设计的一些密码算法并且能够正常的运行以及拥有很好的实际效用，利用FPGA实现电子密码锁的设计与实现以及对一些简单密码算法的编译与硬件上的实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。

2. 研究的基本内容与方案

本次研究的基本内容即是利用FPGA的硬件系统来设计完成一些目前常见的一些密码算法，因此在本次设计中，我将实现在密码加解密算法中尤为常见的DES对称秘钥算法以及RSA非对称秘钥算法。并利用FPGA的硬件优势实现相应密码算法的实际设计以及实际应用。

本次设计的目标是在基于FPGA现场可编程的硬件条件下进行对于DES算法以及RSA算法的编程实现，利用后台源代码的设计与编译实现相应加解密算法的功能。并且熟知有关FPGA硬件操作以及基于FPGA的程序设计方法，以及对所选取的对称秘钥算法与非对称秘钥算法进行分析，总结出其相对应的优缺点以及适用的场合。

本设计中我将采用现场可编程门阵列FPGA器件对我选取的加解密算法进行设计与实现，并且在后续利用EDA工具进行软件控制硬件的修改。用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。由于FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改FPGA中的控制和接口电路，并且采用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率。因此，采用FPGA开发的数字系统，不仅具有很高的工作可靠性，而且升级也极其方便。

3. 研究计划与安排

第1-3周：按着毕业设计的要求，查阅相关参考文献，撰写开题报告；

第4-5周：论文开题；

第6-8周：学习《fpga系统设计与实践》《基于fpga的嵌入式系统设计》以及eda的相关技术，弄懂、掌握fpga的系统设计、程序编写方法以及对fpga 的硬件操作，并开始论文的撰写。

4. 参考文献（12篇以上）

1.李连华.基于fpga的电子密码锁设计.中国科技信息,2006

2.许琦.基于fpga的电子密码锁的设计.科技信息,2006

3.王卫兵,刘克刚,朱秋萍.用fpga的电子密码锁.电子技术,2005