[发明专利]基于FPGA的物联网络信息加密系统的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的物联网络信息加密系统的实现方法，包括如下步骤：编代码分别实现AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块和物理不可克隆模块；分别对AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块和物理不可克隆模块进行逻辑功能的仿真验证；采用SoC FPGA器件，编写相应约束脚本，把AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块、物理不可克隆模块和约束文件导入软件开发工具，进行综合布局布线和时序分析，把配置数据文件下载到SoC FPGA器件。本发明能保证物联网信息的安全、具有更高的安全性和抗攻击能力。

主权项

1.一种基于FPGA的物联网络信息加密系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：A)根据AES对称密码算法ECB模式的数学理论描述，结合硬件描述语言和系统总线AMBA从模块的时序，采用二级流水线的方式，按照每轮的运算流程实现AES密码算法模块；B)根据RSA的数学原理，采用蒙哥马利模乘算法和5级流水线的设计实现2048比特的RSA加密算法模块，并实现AMBA从模块的时序；C)根据以太网络帧的封装格式，用Verilog HDL实现用于对传输层、网络层和数据链路层的封包与解包的TCP/IP协议栈模块，通过硬件实现PHY驱动模块；所述PHY驱动模块封装在所述TCP/IP协议栈模块的内部；D)采用二路选择器实现64级仲裁器PUF电路，将所述64级仲裁器PUF电路和表决器电路进行结合，实现物理不可克隆模块；E)编写实现底层接口函数；F)编写相应的testbench测试激励文件，分别对所述AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块和物理不可克隆模块进行逻辑功能的仿真验证，检验其设计的功能是否正确；G)分别对所述AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块和物理不可克隆模块的顶层模块进行逻辑功能的仿真验证，检验整体设计的功能是否正确；H)在时序验证通过以后，编写ARM应用层C语言测试程序，对所述底层接口函数的正确性进行调试和测试，同时分别针对所述AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块和物理不可克隆模块编写测试用例，校验模板整体的正确性；I)采用SoC FPGA器件，编写相应的AMBA从模块的工作时钟、输入输出延时和运行环境的约束脚本，把AES密码算法模块、RSA加密算法模块、TCP/IP协议栈模块、物理不可克隆模块和约束文件导入软件开发工具，进行综合布局布线和时序分析，把生成的配置数据文件下载到SoC FPGA器件，结合ARM硬核和软件进行硬件验证，检验模块设计是否达到时序要求。