全通用AES加密算法的FPGA实现：兼容5模式与3位宽

本文主要探讨了全通用AES加密算法在FPGA中的实现，背景是随着互联网技术的快速发展，数据安全日益重要，高级加密标准AES因其高效性和安全性成为广泛应用的加密方案。AES算法根据不同密钥长度分为AES-128、AES-192和AES-256，其中ECB、CBC、CFB、OFB和CTR五种工作模式各有特点：ECB和CTR模式支持并行运算，适合流水线设计；而CFB、CBC和OFB模式则因为依赖于前一段密文，不支持并行处理。 作者提出了一个非流水线式的AES加密算法设计，旨在满足兼容不同工作模式和密钥长度的需求。这个设计包括一个模式选择模块，用于实现对五种模式的转换，以及一个可调节密钥扩展模块，支持128位、192位和256位宽度的加密。这种设计优化了算法的速度和硬件资源占用，能够在Xilinx公司的XC7VX690TFPGA平台上进行综合仿真，实现了低资源消耗和高工作频率，具体表现为1947个Slice资源的占用，以及348.191MHz的最大工作频率。 全通用AES加密算法的实现对于那些需要灵活性和效率的实时加密应用至关重要，它能够在满足多种加密需求的同时，保持高效的性能。这对于保障网络通信的安全，尤其是在物联网、云计算和大数据等领域的数据加密，具有实际的工程价值。通过FPGA的硬件加速，能够显著提升加密处理速度，适应现代信息安全系统中对实时性和处理能力的高要求。