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基于FPGA的AES算法研究与应用开题报告
开题报告
一、研究背景及意义
随着互联网的不断发展，大量的数据传输、存储及处理问题日益突显。加密技术成为了信息安全保障的重要手段，而高效的加密算法对于数据的保护是非常必要的。AES是高效、安全并且广泛应用的对称密钥加密算法，目前已经成为了国际标准。
而在实际的应用中，需要对大量的数据进行加密，并要求加密速度较快，因此加密算法的效率非常重要。因此，研究如何优化AES算法的效率，提高加密速度，对于数据安全与加密技术的发展具有重要的意义。而FPGA作为一种可编程逻辑器件，其高速并发处理的特点非常适合用于AES算法的优化。
二、研究内容
本文主要研究基于FPGA的AES算法实现，具体内容包括：
(1)AES算法原理及加密过程流程的研究分析
(2)基于FPGA的AES算法实现的硬件架构设计
(3)FPGA资源的优化设计，包括IP核设计、数据通路优化、时序控制等方面
(4)软件编程与硬件调试的实验验证及优化，比较不同算法版本性能与资源占用等差异
三、研究方法
本文采用文献综述方法、理论分析方法、实验验证方法等多种研究方法。文献综述方法是对相关AES算法及FPGA技术方面的理论资料进行了广泛综合和分析，理论分析方法则是对AES算法加密过程分析并且分析现有的AES算法模块在FPGA上的实现，并探讨优化算法的实际可行性；实验验证方法是设计基于FPGA的AES算法模块，检测算法的运行结果，比较不同算法在FPGA上的性能表现以及资源占用差异等。
四、预期成果
(1)实现基于FPGA的高效AES算法模块；
(2)掌握FPGA开发工具的基本使用技能，了解FPGA的开发流程；
(3)比较不同AES算法版本性能与资源差异，结合FPGA优化实现方案；
(4)在FPGA上实现高效的AES加密算法的加密芯片，具有一定的工程应用实践意义。
五、进度安排
(1)2022年5月~6月：研究AES算法及FPGA技术相关文献，掌握FPGA开发工具基本使用技巧。
(2)2022年6月~8月：学习AES算法的加密流程，掌握硬件架构设计方法；
(3)2022年8月~10月：进行多种AES算法的优化设计，搭建AES算法的加密模块原型，逐渐完善硬件设计；
(4)2022年10月~2023年1月：验证实验及算法性能修改优化；
(5)2023年1月~4月：论文撰写及总结。
六、参考文献
Lam,H.Y.K.(2017).FPGA-basedAESencryptionforsessionkeygeneration:Performanceanalysis.JournalofInformationScience&Engineering,33(1),153-168.
Alberto,M.,&Zamboni,M.(2018).GHzAES-256in65-nmCMOSwithVirtex-7FPGAacceleration.IEEETransactionsonVeryLargeScaleIntegration(VLSI)Systems,26(10),1920-1931.
Sajid,M.,etal.(2019).High-speedparallelimplementationofAESalgorithmusingFPGAforhardwaresecurityapplications.TurkishJournalofElectricalEngineering&ComputerScience,27(1),494-510.