题目：系统级可重构实时加密/解密系统的设计与实现

随着信息技术发展，计算机技术已经深入到生产和生活的各个领域，在航空电子和武器装备方面更是拥有越来越多的嵌入式计算机系统。正因为如此，嵌入式系统的实时性和安全性就显得尤为重要，它将是未来战争和国防安全的关键因素。项目着重研究嵌入式应用软件安全保障的通用技术，并利用这些技术实现一个嵌入式应用软件的安全支撑平台，为应用软件提供一个安全可靠的运行环境，防止系统被非法入侵。本课题是上述项目的一个子项目，实现安全支撑平台中的加密子系统（SPC）。此加密系统包括对称加密、非对称加密、哈希函数和随机数生成的功能。因为系统的实时性要求较高，所以采用软硬件分别实现的方式，在软件的实时性达不到要求的情况下通过硬件提供支持。本文完成了实时加密系统的软硬件整体设计，系统级可重构设计，非对称加密算法的FPGA逻辑设计，对称加密、非对称加密、哈希函数和随机数生成的软件系统设计。在椭圆曲线加密算法的FPGA逻辑设计中，由于点乘运算极大影响了椭圆曲线密码系统的加密/解密速度，本文对点乘运算的FPGA设计进行了重点优化。采用一种串并混合的乘法器，达到了面积与速度的合理匹配。根据模平方运算自身的特点，选用了多项式基进行运算，从而提高运算速度。同时为了减少运算器件，节约FPGA的资源，将模逆运算转化为模乘运算和模平方运算的迭代，并将模加、模乘、模平方运算集中设计成了一个多功能运算器，使控制电路更加简单。在软件系统设计中，分别实现了支持128位、192位和256位三种密钥长度的AES算法，192位私钥长度的椭圆曲线算法，SHA-1算法和随机数算法。