帶ASI接口的DES數(shù)據(jù)加密器與信道外編碼.pdf

1、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES(Data Encryption Standard)加密算法的出現(xiàn)是密碼學(xué)歷史上的一個(gè)重要事件，它是密碼學(xué)歷史上第一個(gè)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)保密的公開(kāi)的密碼算法，它開(kāi)創(chuàng)了公開(kāi)密碼算法的先例。在1976年成為加密標(biāo)準(zhǔn)后到今天，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)的考驗(yàn)，實(shí)踐證明DES算法的安全性能滿足絕大多數(shù)系統(tǒng)安全性的要求，到目前為止除了用窮舉搜索法強(qiáng)力窮舉搜索整個(gè)密鑰空間外，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更好的方法能夠破譯。 本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于某移動(dòng)通信系統(tǒng)的

2、數(shù)據(jù)加密器，實(shí)現(xiàn)了按幀對(duì)TS流數(shù)據(jù)的DES加密，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于FPGA芯片EPlC6T144C8，采用Veijlog HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。根據(jù)所應(yīng)用系統(tǒng)的要求，待加密數(shù)據(jù)TS流的輸入，加密后數(shù)據(jù)TS流的輸出都得通過(guò)ASI(Asynchronotls Serial Iinterface)接口，所以本系統(tǒng)還包括了ASI接口的接收、發(fā)送電路，將從ASI接口來(lái)的數(shù)據(jù)TS流送入FPGA進(jìn)行DES加密處理，再將處理完的數(shù)據(jù)從FPGA

3、中通過(guò)ASI發(fā)送出去。在對(duì)輸入TS流的加密過(guò)程中，為了便于加密器后續(xù)模塊的處理，每個(gè)數(shù)據(jù)幀的包頭不應(yīng)被加密，因此將除去包頭4個(gè)字節(jié)后剩下的184個(gè)字節(jié)分為每8個(gè)字節(jié)一組，8個(gè)字節(jié)就是64位，恰好滿足DES算法64位數(shù)據(jù)輸入的要求。待加密完成后，加密后的數(shù)據(jù)與包頭未加密的4個(gè)字節(jié)合并，并且根據(jù)輸入的先后順序按字節(jié)送往ASI輸出模塊。DES加密算法是一個(gè)對(duì)稱密碼體制，其所有的保密性均依賴于密鑰，一旦出現(xiàn)密鑰泄漏的情況，就必須修改。為了便于在

4、應(yīng)用的過(guò)程中隨時(shí)修改密鑰，還在加密器電路板上設(shè)計(jì)了FPGA與電腦RS232接口的串口通信電路，這樣就可以通過(guò)電腦的RS232接口，方便的修改系統(tǒng)的密鑰。經(jīng)過(guò)聯(lián)試，加密器對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密、解密工作正常，加密速度可達(dá)192Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了32 Mbps的系統(tǒng)要求，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 在本文的最后介紹了RS編碼、交織編碼、能量分散的原理、概念和應(yīng)用，通過(guò)RS糾錯(cuò)編碼能糾正信道中發(fā)生的隨機(jī)離散錯(cuò)誤，交織使數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律分散發(fā)送，把