低功耗高性能AES算法VLSI架构的实现与优化

"AES算法低功耗高性能VLSI架构的设计与实现" 本文主要探讨了在密码学应用中广泛使用的高级加密标准（AES）算法的一种低功耗、高吞吐量的VLSI（Very Large Scale Integration）架构设计。研究人员K.Kalaiselvia和H.曼加拉姆湾针对AES算法提出了一个优化方案，特别关注于减少功耗和关键路径延迟，以适应高速网络应用的需求。 AES算法是一种对称加密方法，以其高效和安全性在数据加密领域占据重要地位。其工作原理是通过密钥扩展过程将一个固定长度的密钥扩展为多个轮密钥，以在加密和解密过程中使用。本文提出的VLSI架构优化了这一过程，支持使用256位密钥，确保了更高级别的安全性。 设计过程采用了硬件描述语言VHDL，对方案进行了仿真验证。随后，该设计在Field-Programmable Gate Array (FPGA)上实现了硬件原型，进一步验证其实效性。实验结果显示，该架构在功耗、吞吐量和关键路径延迟等方面表现出优于现有VLSI架构的性能。 在信息安全日益重要的今天，低功耗和高性能的加密解决方案至关重要。尤其是在无线通信、物联网设备以及移动设备中，降低功耗有助于延长设备的电池寿命，而提高吞吐量则可以加速数据加密和解密的速度，提升系统的整体效率。 文章还提及了加密系统的两种基本类型——非对称加密和对称加密。非对称加密，如RSA，使用一对公钥和私钥，分别用于加密和解密，适合密钥交换；而对称加密如AES，采用同一个密钥进行加解密，适合处理大量数据的快速加密。由于对称加密的效率优势，AES在大数据保护场景中广泛应用。 该研究为AES算法的VLSI实现提供了新的思路，其低功耗和高性能的特性对于现代电子设备的加密需求具有重要价值，特别是对于那些对功耗敏感和数据安全要求高的应用场景。这项工作不仅是理论上的贡献，也为实际应用中的硬件设计提供了参考，有助于推动加密技术的发展。