目录
1.课题概述
基于FPGA的DES加解密系统verilog实现,包含testbench和开发板硬件测试。输入待加密数据，密钥，输出加密数据，然后通过解密模块输出解密后的原数据。
2.系统测试效果
仿真测试
硬件下载测试
在实际测试过程中，如果你的开发板和我的不一样，可以参考本博客置顶文章进行硬件配置修改：
FPGA系统开发板调试过程不同芯片的移植步骤介绍_紫光fpga移植软核的步骤-CSDN博客
通过这个链接的步骤，可以实现不同开发板上的系统调试。
3.核心程序与模型
版本：vivado2022.2
`timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2025/05/27 20:41:08
// Design Name:
// Module Name: tops_hw
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
module tops_hw(
input i_clk,
input i_rst,
output led
);
reg[15:0]cnt;
always @(posedge i_clk or negedge i_rst)
begin
if(~i_rst)
begin
cnt<=16'd0;
end else
begin
if(cnt==16'd60000)
cnt<=16'd1;
else
cnt<=cnt+16'd1;
end
end
reg start;
reg[63:0]key;
reg[63:0]text_in;
always @(posedge i_clk or negedge i_rst)
begin
if(~i_rst)
begin
start <=1'd0;
key <=64'd0;
text_in <=64'd0;
end else
begin
if(cnt==16'd1 | cnt==16'd20001 | cnt==16'd40001)
start <=1'd1;
else
start <=1'd0;
if(cnt==16'd1)
begin
text_in <= 64'h1101_1011_0011_1100;
key <= 64'h0001_0002_0003_0004;
end
if(cnt==16'd20001)
begin
text_in <= 64'h0000_cdef_0123_4567;
key <= 64'h1111_0000_1111_0000;
end
if(cnt==16'd40001)
begin
text_in <= 64'h0123_4560_0000_c11f;
key <= 64'h1111_0000_1111_0000;
end
end
end
wire done;
wire [63:0] o_data_enc;
wire done2;
wire [63:0] o_data_dec;
des_top des_top_jiam (
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_decrypt(1),
.i_data(text_in),
.i_key(key),
.o_data(o_data_enc),
.o_ready(done),
.r_enable(),
.des_data()
);
des_top des_top_jiem (
.i_clk(i_clk),
.i_rst(i_rst),
.i_decrypt(0),
.i_data(o_data_enc),
.i_key(key),
.o_data(o_data_dec),
.o_ready(done2),
.r_enable(),
.des_data()
);
assign led= 4'b0000;
ila_0 your_instance_name (
.clk(i_clk), // input wire clk
.probe0({
text_in,key,
o_data_enc,done,
o_data_dec,done2
}) // input wire [519:0] probe0
);
endmodule
00X6_005m4.系统原理简介
数据加密标准（Data Encryption Standard, DES）是 20 世纪 70 年代由IBM公司开发的一种对称密钥加密算法，1977年被美国国家标准局（NBS）正式采纳为联邦信息处理标准（FIPS PUB 46）。DES作为历史上首个广泛应用的商用加密算法，奠定了现代密码学的基础，尽管其56位密钥长度在如今已被认为不够安全，但其设计思想和技术细节对后续加密算法（如AES）的发展产生了深远影响。
DES是一种分组密码，采用对称密钥体制，即加密和解密使用相同的密钥。其核心设计包括以下特点：
1.分组处理：将明文按64位分组进行加密。
2.密钥长度：名义上密钥为64位，但实际有效密钥长度为56位，其余8位用于奇偶校验。
3.Feistel网络结构：采用16轮Feistel网络迭代，通过交替的置换和替换操作实现混淆与扩散。
4.雪崩效应：输入的微小变化会导致输出的显著变化，增强加密安全性。
DES中的置换（如 IP、PC-1、PC-2、P盒）和替换（S盒）操作构成了其安全基础：
置换操作：通过位置重排实现数据扩散，数学上可表示为置换函数π：π:{1,2,...,n}→{1,2,...,n}
替换操作：通过非线性映射实现数据混淆，如S盒的数学表示为：S:{0,1}6→{0,1}4
异或运算（⊕）是DES中的核心运算，具有以下性质：
交换律：a⊕b=b⊕a
结合律：(a⊕b)⊕c=a⊕(b⊕c)
自反性：a⊕a=0
与1异或取反：a⊕1=¬a
这些性质保证了DES加密和解密过程的对称性。
算法实现步骤总结
密钥生成：从64位密钥生成16个48位子密钥。
初始置换：对64位明文进行初始置换。
16轮Feistel网络：每轮包括扩展置换、子密钥异或、S盒替换、P盒置换。
最终置换：对Feistel网络输出进行最终置换得到密文。
5.完整工程文件
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