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摘 要

当今时代，科学技术迅速发展，计算机在我们的日常生活和工作中扮演重要角色，其作用已经渗透到军事、医疗、商业等各个领域。在这个年代，我们已经离不了计算机，我们把各种信息输入到计算机，包括我们的生活隐私和工作机密，这就需要计算机能够保证我们的信息不会泄露。所以，如何保障信息的安全问题是我们接下来在研究方面的新挑战，人们原本采用的IPsec技术对信息安全的保护已经经不住挑战，全世界范围内迫切需要引入一种更先进的信息安全技术。在2001年，美国国家标准技术局（NIST）发布密码学中的高级加密标准（AES），用来替代原先的DES和3DES。这一技术在每一个领域都有重大突破，在软件和硬件上都能实现快速的加解密。

本论文介绍了一种新的信息安全保护技术：基于IPSec安全协议的AES算法设计，这项技术综合了IPSec技术和AES算法的优势，更好的做到数据的安全保护，同时提高适用性和效率。我们要认识到当今时代信息安全的重要性，借助加密算法实现信息的保护，学习AES算法，包括该算法的基本原理，在网络层安全中的应用，着重分析AES算法的设计结构，实现及应用，总结出该算法的优缺点，分析了该算法的安全性能，抵抗攻击的能力。本次设计是基于IPSec安全协议上使用AES算法，将两项技术相结合使用，在硬件基础上实现对数据加解密。并在最后通过测试仿真，验证了本次设计取得成功。

关键词：IPSec ；AES；硬件实现 ；加密 ；解密 。

AES algorithm based IPSec security protocol

Abstract

The modern era, the rapid development of science and technology, the computer plays an important role in our daily life and work, and its role has penetrated into all areas of military, medical, business and so on. In this era, we have not from the computer, we enter a variety of information into the computer, including our lives privacy and confidentiality of the work, which requires the computer to ensure that our information does not leak. So, how to protect the security of information is our next new challenges in research, people had used IPsec technology to protect information security has been unable to withstand the challenges of the urgent need to introduce a more advanced information security worldwide technology. In 2001, the US National Bureau of Standards and Technology (NIST) published Cryptography Advanced Encryption Standard (AES), is used to replace the original DES and 3DES. This technology has a major breakthrough in every area, in software and hardware can achieve quick encryption and decryption.

This paper introduces a new information security technology: AES Algorithm IPSec security protocol based on this technology combines the advantages of IPSec technology and AES algorithms to achieve better data security, while improving the applicability and efficiency . We must recognize the importance of information security in today"s era, with the encryption algorithm to protect the information, learn AES algorithm, including the basic principle of the algorithm, used in the network layer security, and analyzes the AES algorithm design structure, Implementation and Application , summed up the advantages and disadvantages of this algorithm to analyze the safety performance of the algorithm, resistance to attack. This design is based on the IPSec security protocol using AES algorithm, combining the two technologies used to achieve encryption and decryption of data based on the hardware. Finally, simulation and testing to verify the success of this design.

Keywords: IPSec, AES, hardware, encryption, decryption.

目 录

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景 1

1.2 研究与应用现状 1

1.3本论文研究的意义及主要工作 2

1.3.1研究的意义 2

1.3.2论文主要工作 2

1.4 论文的组织架构 2

第二章 开发所用软硬件介绍 4

2.1 Xilinx ISE简介 4

2.1.1 ISE设计 4

2.2 modelsim简介 4

2.3 Astro介绍 4

2.4 FPGA简介 5

2.4.1 代码设计原则 5

第三章AES算法介绍 6

3.1 AES算法产生的背景 6

3.2 AES算法的优点和局限性 6

3.3 AES在网络层安全中的应用 7

3.4 AES算法加密原理 7

3.4.1字节替换 9

3.4.2 行变换 10

3.4.3列变换 10

3.4.4轮密钥加变换 11

3.5 AES算法解密原理 11

第四章 AES算法的硬件实现 12

4.1控制模块 12

4.2 加密模块 12

4.3 密钥扩展模块 13

4.4 解密模块 13

4.5仿真测试模块 14

4.6仿真结果及分析 14

第五章 总结与展望 19

致 谢 20

参考文献 21

第一章 绪 论

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