本课题来源于国家863高技术研究发展计划“低成本，低功耗，高安全性无线传感器网络节点芯片设计”（2006AA01Z226）

　　湖北省自然科学基金资助项目“微传感器系统SOC集成技术研究”（2006ABA080）

　　华中科技大学校基金重点资助项目“信息安全片上系统（SOC）的防护机制研究”（2006Z011B）；

　　课题目的：

　　随着计算机应用范围的不断扩大，特别是在Internet高速发展的今天，如何保障计算机用户通过网络所传递的数据的私密性，如何保障涉密信息能够安全的利用计算机来进行处理等计算机和网络应用中信息安全的问题日益引起人们的关注。随着Internet的不断发展，基于Internet的应用的领域和深度与日俱增，电子商务，电子政务等与人们日常生活和工作息息相关的Internet应用也正越来越为人们所接受。当人们在享受这些应用带来的高效和便捷的同时，也时刻面临着各式各样的信息安全问题，而这些问题也正成为当前影响Internet应用继续发iii

　　展的瓶颈。利用数据加密算法，尤其是新的高级数据加密标准AES，对数据进行加密来保障信息传输与存储的安全性已经被证明是行之有效的。因而，研究数据加密算法的实现与加解密电路的设计对于解决Internet应用中的各项安全问题就有着很重要的作用。

　　本课题的目的旨在通过仔细研究和分析高级加密标准AES，在此基础上对AES算法的ASIC结构进行优化，设计出密码芯片。同时在设计中学习大规模集成电路的设计方法和设计流程，一些仿真，综合软件的应用，VHDL语言的编写，为以后的工作和进一步学习打下坚实的基础。

　　课题意义：

　　随着Internet的快速发展，基于Internet的各种应用也日益增长。但是，由于Internet是一个极度开放的环境，任何人都可以在任何时间.任何地点接入Internet获取所需的信息，这也使得在Internet上信息传输及存储的安全问题成为影响Internet应用发展的重要因素。信息安全技术也就成为了人们研究

　　Internet应用的新热点。信息安全的研究包括密码理论与技术.安全协议与技术.安全体系结构理论.信息对抗理论与技术.网络安全与安全产品等领域，其中密码算法的理论与实现研究是信息安全研究的基础。而确保数据加密算法实现的可靠性和安全性对于算法理论应用到各种安全产品中起到了至关重要的作用。AES产品取代DES产品己是必然。对AES的实现和应用进行探讨和研究就具有较大的理论和现实意义。

　　1.2国内外基本研究情况

　　目前AES算法的理论研究主要集中在设计原理.安全性能分析和统计性能分析上。

　　对于设计原理，主要研究算法设计遵循的原则和整体结构。AES算法所遵循的是安全性和实现性原则，在整体结构上采用的是SP网络结构。对于安全性能，主要研究AES算法抵抗现有已知密码攻击的能力。当前主要攻击手段有：强力攻击.差分密码分析，线性密码分析，Square攻击和插值攻击等。目前密码分析又有了新的进展，积分分析.功耗分析和代数攻击成为新的研究方向。对于统计性能，主要研究算法随机化数据的能力，目前国内外研究都比较少。

　　AES密码算法通常用软件或硬件实现。软件实现易受使用条件限制，而且易受到破坏，影响数据传输质量。硬件实现是用专用芯片实现密码算法，通过芯片对数据进行加密。密码专用芯片是实现信息安全与保密的基础核心产品，具有高保密性，高加密速率，高可靠性，体积小，重量轻，易于实现复杂功能，易于嵌入，总体成本低等优点，因此AES密码芯片在无线通信和Internet应用有着广耗。

　　2.3技术指标

　　要使最后设计的加密电路面积尽量小，速度尽量快，另外，也要满足高吞吐量的要求。

　　2.4完成课题的方案和主要措施

　　本课题中要实现基于AES的硬件结构的设计与仿真，预备以以下方案步骤实施：

　　1.S盒子的设计与仿真。

　　2.列混合变换和密钥加法的组合模快的设计与仿真。

　　3.轮密钥的产生模块的设计与仿真。

　　4.对整体AES芯片的逻辑综合物理设计仿真与分析。

　　主要措施：

　　1.对于SubBytes和InvSubBytes的设计，复用加解密中不同的两个S-BOX的求逆模块，以实现加解密时的字节替换功能。在轮结构中集成四块字节替换模块，实现一个字的替换。