基于多级SE网络和混沌加密原理的FPGA设计与实现 加密, 网络, 创新, 技术, 项目

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项目背景及可行性分析

• 项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

项目名称：基于多级SE网络和混沌加密原理的FPGA设计与实现
项目主要内容：提出了混沌加密算法为基础核心，并结合多级Shuffle-Exchange网络设计并实现一个高效的加密系统。在解决多条输入数据通道因复用要求而造成访问冲突的问题后，提高加密模块冗余度，实现系统吞吐能力的提升和最佳配置需求。

• 项目关键技术及创新点的论述

混沌加密算法本身的非周期、连续宽频带、类噪声和长期不可预测等特点使得加密的数据更加安全可靠，另一方面多级Shuffle-Exchange网络的应用和多种控制方式的实现可以使得本设计适应不同需求的应用。将并行处理系统处理结构中的多级SE网络应用于整个混沌加密方式能够提高整个系统的不可预测性提高安全等级。

项目实施方案
A）方案基本功能框图及描述
本系统由以下几部分构成：主控制模块、输入输出通道、多级Shuffle-Change网络和基于混沌加密理论的加密单元。



1、主控制模块
主控制模块作为整个系统的核心控制着系统各部分的工作状态协调系统的资源配置以便使整个系统取得最佳的吞吐性能。一方面在主控制模块的控制下系统可以实现多级Shuffle-Change网络的不同拓扑连接以达到数据输入通道和混沌加密单元的最佳匹配，实现提高系统性能的目的；另一方面通过外部模式选择开关可以使主控制模块工作在通道镜像编码、分组通道编码或随机通道匹配编码等方式下以达到对不同应用要求的编码的效率。

注：镜像编码指输入通道的数据经过多级SE网络到达混沌编码器后其形成的密文流经过的后级SE网络后其最终输出通道与输入的通道号向匹配，即形成一组输入输出镜像。

分组通道编码指相邻的一组通道作为一个整体的加密单元被混沌加密单元组进行加密其输出结果在最终的加密输出通道中也是以相邻的一组连续通道提供给外部的。（这方便了这样的一种应用，即将一份名文按一定大小进行分组，每组通过一个通道进行加密，最终将产生的密文组重新进行组合）

随机通道匹配编码方式其目的是使混沌加密器的效率最大化，每次的输入通道和最终的输出通道并不一定相同连接方式采用的算法使其能够得到最大的使用效率。