加密卡的研制与加密算法如何依靠FPGA实现

　　随着安全通信数据速率的提高，关键数据加密算法的软件实施成为重要的系统瓶颈。基于FPGA的高度优化的可编程的硬件安全性解决方案提供了并行处理能力，并且可以达到所要求的加密处理性能（每秒的SSL或RSA运算次数）基准。网络的迅速发展，对安全性的需要变得越来越重要。然而，尽管网络技术进步很快，安全性问题仍然相对落后。由于FPGA所提供的设计优势，特别是新的高速版本，网络系统设计人员可以在这些网络设备中经济地实现安全性支持。FPGA是实现设计灵活性和功能升级的关键，对于容错、IPSec 协议和系统接口问题而言这两点非常重要。而且，FPGA还为网络系统设计人员提供了适应不同安全处理功能以及随着安全技术的发展方便地增加对新技术支持的能力，标准加密/解决以及认证算法，如RC-4、DES、 三次DES、MD-5 以及安全哈希算法-1 （SHA-1）被广泛用于全球网络安全系统中。

　　本文介绍了基于PCI总线的加密卡的研制，硬件板卡的结构，着重论述了加密卡。上加密模块的实现，即用PPGA实现3DES及IDEA、MD5算法的过程，加密卡的工作原理，加密卡中多种密码算法的配置原理，最后对3DES算法及IDEA、MD5算法的实现进行仿真，并绘制了板卡的原理图，对PCI接口原理进行了阐述，

　　在论文中，首先阐述了数据加密原理。介绍了数据加密的算法和数据加密的技术发展趋势，并重点说明了3DES的算法。

　　由于加密卡的生存空间在于其高速的加密性能与便捷的使用方式，所以，我们的加密卡采用的是基于PCI插槽的结构，遵从的是PCT2.2规范，理解并掌握PCI I总线的规范是了解整个系统的重要一环，本文讲述了PC1总线的特点和性能，以及总线的信号。

　　由于遵从高速性的要求，我们在硬件选型的时候，选用的是TI公司高速DSPTMS320C54x:TI公司新推出的TMS320C6x系列DSP功能强，速度也非常快，但目前价格仍然太高，不适合一~般加解密使用。 而TMS 320C5 4 x系列具有性能适中，价格低廉，产品成熟等特点，是较好的选择。FPGA选用的XILINX公司的XC2V3000，在随后的文章中，我们将会对这些器件特性做相应说明。并由此得出电路原理图的绘制。

　　文章的重点之一在于3DES算法及IDEA、YD5算法的FPGA实现，以Xilinx公司VIRTEXII结构的VXC2V3000为例，阐述用FPGA高速实现3DES算法及IDEA、MD5算法的设计要点及关键部分的设计。