FPGA上AES与Luffa算法的高性能硬件实现策略

密码算法硬件快速实现技术研究是信息安全领域的一个关键议题，它着重于探讨如何将密码算法如高级加密标准（Advanced Encryption Standard, AES）和Luffa算法有效地转化为硬件形式，以提升性能和资源利用率。FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种灵活的硬件平台，被选作研究的基础。 本文首先深入剖析了AES算法，特别是其轮函数部分。作者创新性地将列混合操作分为两层，并调整了行移位的操作方式，设计了一种新型的轮函数结构。这种改进利用了BlockRAM进行字节代换，同时结合流水线技术，使得AES算法在XC5VLX85器件上的实现不仅性能优越，而且极大地提高了资源的使用效率，超越了已有的同类设计。 对于Luffa算法，本文进行了五种不同轮函数实现方式的对比分析，目的是揭示Luffa算法在FPGA中的实际性能特点。Luffa算法因其反馈结构，其硬件实现具有独特的挑战和优化空间。通过对各种实现方式的评估，研究得出了关于如何在FPGA上有效设计具有反馈结构的密码算法的关键策略和方法。 关键词：现场可编程技术（FPGA）、高级加密标准（AES）、Luffa算法、循环展开、流水线技术。这些关键词突显了论文的核心内容，即通过FPGA技术实现高效的密码算法执行，以及优化算法结构以适应硬件环境，从而提供更安全、更快的信息传输保障。整体来看，这项研究对于推动密码算法在实际应用中的硬件加速具有重要的理论和实践价值。