基于FPGA的AES-128加密实现与分析

资源摘要信息:"在本文件中，我们关注的主题是FPGA（现场可编程门阵列）上实现的AES-128加密算法。AES（高级加密标准）是一种广泛使用的对称加密算法，它在保证数据安全方面扮演着重要角色。AES-128指的是使用128位密钥长度的AES算法版本。文件描述中提到了AES-128的具体实现过程，其中涉及到了初始轮密钥加法和随后的十轮S盒操作。这一过程是在硬件层面，即FPGA上实现的。FPGA是一种可以通过编程来配置的半导体器件，它允许设计者自定义硬件结构以执行特定的任务。AES加密算法在FPGA上的实现具有高效和灵活的特点，非常适合需要高速加解密操作的应用场景。 在AES算法中，S盒（替代盒）是其核心组成部分之一，用于执行非线性替代操作，是算法中唯一的非线性组件。S盒的设计目的是为了抵抗某些已知的密码分析技术，它通过一个特定的算法将输入的字节替换为另一个字节。在AES的每个加密轮中，S盒操作都会被执行，以确保输出数据的随机性和不可预测性。AES加密的每一轮包括四个步骤：字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）。在初始轮之前，还会执行一个初始的轮密钥加法。 文件标签"box_by_box"可能是指按照每一步骤（每一轮、S盒等）来逐步分析或实现AES算法的一种方法。这种方法可以帮助理解算法的具体实现，或者用于教育和演示目的。这样的细化处理有助于更好地分析和优化每个步骤的性能和安全性。 压缩包中的文件名列表包含了三个以.m结尾的文件：DCT_Analysis.m、LSB_Analysis.m、PSNR.m。这些文件名表明它们可能是MATLAB脚本文件，用于执行特定的数据分析和处理任务。DCT（离散余弦变换）是一种广泛用于信号处理的变换，常用于图像压缩，比如JPEG标准中。DCT_Analysis.m文件可能涉及到对图像或信号进行DCT变换后的分析。LSB（最低有效位）是数字图像处理中的一个术语，指的是数据中不重要的位，LSB_Analysis.m可能是分析图像数据中最低有效位的隐藏信息能力的脚本。PSNR（峰值信噪比）是衡量图像或视频质量的客观标准，它通过比较最大可能功率和影响图像质量的误差功率来计算。PSNR.m文件可能是用来计算并分析数字图像或视频数据的PSNR值的脚本。" 总结以上信息，本资源详细介绍了在FPGA上实现AES-128加密算法的过程，以及涉及的关键组件S盒。同时，通过列出的三个MATLAB脚本文件名，我们了解到这些脚本可能分别用于DCT变换分析、LSB信息隐藏分析和PSNR图像质量分析。这些内容是IT专业人员在进行加密算法开发、信号处理和图像质量评估时的常用工具和知识点。