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AES算法的改进与FPGA设计的开题报告

题目：AES算法的改进与FPGA设计

一、选题背景及意义

随着现代数字通信技术的飞速发展，信息安全问题越来越受到人们的重视。因此，加密算法的安全性和效率成为了测量加密系统优劣的关键指标之一。AES（AdvancedEncryptionStandard）算法是目前使用最广泛的对称密码学加密算法之一，已被应用于多种场景，包括电子商务、移动通信和云计算等。但是，随着计算能力的不断提高，AES算法的安全性和效率也越来越受到挑战。因此，对AES算法进行改进和优化是非常必要的。

同时，现在很多安全系统都采用了FPGA（FieldProgrammableGateArray）技术来进行加密计算，因为FPGA芯片具有高度定制化、高性能、低功耗等优势。因此，将AES算法在FPGA上进行设计和实现，可以更好地提高算法的效率和安全性，为信息安全提供更好的保障。

二、主要研究内容和方向

本次选题主要研究内容和方向包括以下几个方面：

1.分析AES算法的原理和流程，确定需要改进和优化的部分。

2.研究并实现AES算法的改进方案，比如采用不同的分组长度、不同的轮数和不同的替换盒等。

3.在FPGA平台上实现AES算法，并对比计算性能和资源利用情况，优化算法实现。

4.使用Simulink进行仿真及验证并进行性能分析，为FPGA优化性能提供更有针对性的调整。

三、预期成果和应用价值

本次研究的预期成果和应用价值包括以下几个方面：

1.开发出具有改进和优化后的AES算法，提高算法的安全性和效率。

2.在FPGA平台上实现AES算法，提高计算性能和资源利用情况。

3.通过Simulink仿真验证，并对性能进行评估，为FPGA设计提供更有针对性的调整。

4.为信息安全提供更好的保障，促进数字通信技术的发展和创新。

四、研究方法和技术路线

本次研究的主要方法和技术路线包括以下几个方面：

1.文献调研和资料分析，研究AES算法的原理和流程，找出需要改进和优化的部分。

2.基于理论探究，提出AES算法的改进方案，并对比计算性能和资源利用情况，优化算法实现。

3.使用Vivado进行FPGA设计和实现，通过Simulink仿真验证并进行性能分析，为FPGA优化性能提供更有针对性的调整。

4.总结实验结果，分析优缺点，并探讨AES算法的未来发展方向。

五、工作计划和进度安排

本次研究的工作计划和进度安排如下：

1.第一阶段（2周）：文献调研和资料分析、AES算法原理和流程研究。

2.第二阶段（4周）：针对AES算法的缺陷和优化部分进行设计和方案提出。

3.第三阶段（6周）：实现改进后的AES算法，进行性能测试和资源利用情况优化。

4.第四阶段（2周）：使用Simulink进行仿真验证和性能分析。

5.第五阶段（2周）：总结实验结果，分析优缺点，并撰写毕业设计论文。

六、参考文献

1.Daemen,J.,Rijmen,V.(2002).ThedesignofRijndael:AES-theadvancedencryptionstandard.Secur.Wirel.Netw.,4(2),139-144.

2.Veena,S.V.,Dhanalakshmi,R.(2018).High-PerformanceFPGAImplementationofAES256throughCryptographicAlgorithm.JournalofAdvancedResearchinDynamicalandControlSystems,10(specialissue6),1553-1562.

3.Shieenesh,K.R.,Raja,K.B.(2018).FPGAimplementationofAESalgorithmsforrealtimeapplications.Internationaljournalofengineeringandtechnology(UAE),7(4.28),1-6.

4.Huarte,J.C.,García,J.,Hernández,á.(2020).AhardwareacceleratorforAES-256/GCMonFPGAs.MicroprocessorsandMicrosystems,75,103190.

5.Dong,J.,Li,X.,Zhang,C.,Qiu,S.(2016).AscalablehardwarearchitectureforAESonFPGA.IEEE