一種基于流密碼的加密設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及加密技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于流密碼的加密設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展使得信息安全的重要性凸顯出來(lái)，而且在經(jīng)濟(jì)政 治、軍事國(guó)防等關(guān)鍵領(lǐng)域，對(duì)信息保密有更高的要求。所以，在現(xiàn)代信息系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)傳輸 加入保密機(jī)制，并配備相應(yīng)的加密技術(shù)的需求迫切且意義重大。
[0003] RC4算法是一種典型的流密碼算法，具有流密碼算法受到錯(cuò)誤傳播的影響的特點(diǎn)。 同時(shí)RC4算法具有良好的隨機(jī)性和抵抗各種分析的能力，在眾多領(lǐng)域的安全設(shè)計(jì)中得到了 廣泛的應(yīng)用。RC4算法是一個(gè)以分組長(zhǎng)度n(-般n表示字節(jié)的個(gè)數(shù)）為參數(shù)的二元加法流 密碼體制，其內(nèi)部狀態(tài)包含N= 2n個(gè)字節(jié)的S盒。
[0004]RC4加密算法的偽代碼如下所示：
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種RC4加密設(shè)備，其特征在于，包括： 控制單元、K-box模塊、S-box模塊、寄存器堆和運(yùn)算器； 所述K-box模塊用于保存用戶(hù)設(shè)定的密鑰； 所述S-box模塊用于完成密鑰調(diào)度和輸出偽隨機(jī)密鑰； 所述寄存器堆用于保存密鑰調(diào)度和生成偽隨機(jī)密鑰序列過(guò)程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和需 要訪問(wèn)的S-box中存儲(chǔ)空間地址； 所述控制單元具有： key_write端口，所述控制單元在所述key_write端口輸入有效電平時(shí)，控K-box模塊 寫(xiě)入用戶(hù)設(shè)定的密鑰； key_len端口，用于輸入所述用戶(hù)設(shè)定的密鑰的長(zhǎng)度信息； ask端口，當(dāng)所述ask端口輸入有效電平時(shí)，觸發(fā)所述控制單元控制S-box模塊執(zhí)行密 鑰調(diào)度； prepare_ready端口，在所述S-box模塊完成所述調(diào)度后，控制模塊通過(guò)prepare_ ready端口輸出有效電平； end_of_data端口，用于接收待加密數(shù)據(jù)輸入完成指示電平； 所述RC4加密設(shè)備還具有： Key端口，用于輸入用戶(hù)設(shè)定的密鑰； data_in數(shù)據(jù)輸入端口，接收待加密數(shù)據(jù)； data_out數(shù)據(jù)輸出端口，將加密后的數(shù)據(jù)輸出； 所述運(yùn)算器用于將所述偽隨機(jī)密鑰與輸入的所述待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，產(chǎn)生所述 加密后的數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于： 所述寄存器堆包括寄存器k，用于保存已經(jīng)寫(xiě)入到所述K-box模塊中的所述用戶(hù)設(shè)定 的密鑰的位數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于： 所述寄存器堆包括寄存器i、j、RSi和RSj ; 所述寄存器i和j分別用于保存在S-box模塊執(zhí)行密鑰調(diào)度時(shí)所使用到的S-box模塊 中的不同存儲(chǔ)空間的地址； 所述寄存器RSi用于緩存由S-box模塊存儲(chǔ)的、所述寄存器i所保存的所述地址處的 數(shù)值S[i]; 所述寄存器RSj用于緩存由S-box模塊存儲(chǔ)的、所述寄存器j所保存的所述地址處的 數(shù)值S[j]。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于： 所述寄存器堆包括寄存器t和k ; 所述寄存器t用于記錄所要使用的偽隨機(jī)密鑰在S-box模塊的存儲(chǔ)空間中的存儲(chǔ)地 址； 所述寄存器k用于記錄所要使用的所述偽隨機(jī)密鑰，即k = S[t]。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于： 所述設(shè)備使用大規(guī)?？删幊炭陉嚵蠪PGA器件實(shí)現(xiàn)； 所述S-box模塊、K-box模塊由所述器件中的M4K塊存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于： 所述S-box模塊為雙口 RAM ; 具有一個(gè)8位異步讀端口、一個(gè)8位異步寫(xiě)端口，讀使能信號(hào)、8位寬的讀地址、寫(xiě)使能 信號(hào)、8位寬的寫(xiě)地址、W及讀寫(xiě)操作共同使用的時(shí)鐘信號(hào)。
【專(zhuān)利摘要】提出一種基于FPGA器件實(shí)現(xiàn)的RC4加密設(shè)備，包括控制單元，K-box模塊、S-box模塊、寄存器堆和運(yùn)算器。提出的所述設(shè)備支持變長(zhǎng)密鑰的同時(shí)，與傳統(tǒng)的ASIC相比在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)間、空間、成本等方面都有較大的改進(jìn)。與軟件方法實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)的加密算法不僅在速度上有提升，而且在抵擋諸如竊取信息，惡意篡改和中斷等外部攻擊方面優(yōu)勢(shì)更加突出。
【IPC分類(lèi)】H04L9-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104539417
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015089
【發(fā)明人】趙禎龍
【申請(qǐng)人】浪潮(北京)電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日