[发明专利]一种加密与解密系统及其操作方法

权利要求书

1.一种加密与解密系统，其特征在于，包括：密钥芯片、密文芯片、随机数产生器和外围电路；

所述随机数产生器用于根据指令随机产生一系列二进制码，所述二进制码被写入密钥芯片；

所述密钥芯片和所述密文芯片结构相同，均包括：由N个阻变单元和N个晶体管构成的阻变交叉杆阵列，以及与阵列对应的地址选择电路，阵列中的每个阻变单元都与一个晶体管串联；晶体管栅极与选择线相连，晶体管源极与字线相连，晶体管漏极与阻变单元正极相连，阻变单元负极与位线相连；

所述外围电路与所述密钥芯片和所述密文芯片均连接，用于读取所述密钥芯片中的密钥数据p，并在读取密钥数据p之后，将密钥数据p转换为对应电压，施加在密文芯片的晶体管栅极；读取密文芯片中密文/明文数据q，并在读取密文/明文数据q之后，将密文/明文数据q转换为对应的电压，施加在密文芯片的阻变单元负极，将转换为对应的电压，施加在密文芯片晶体管的源极；

所述外围电路包括信号放大器，所述信号放大器用于将密钥芯片中读取的电流信号转化为符合需要的电压信号。

2.如权利要求1所述的加密与解密系统，其特征在于，所有阻变单元、晶体管的材料、参数均一致。

3.如权利要求1所述的加密与解密系统，其特征在于，当给阻变单元正负极两端施加超过第一阈值的正向电压脉冲时，阻变单元变为低阻态；当给阻变单元正负极两端施加超过第二阈值的负向电压脉冲时，阻变单元变为高阻态；阻变单元的低阻态记为逻辑值1，阻变单元的高阻态记为逻辑值0。

4.如权利要求1-3任一项所述的加密与解密系统，其特征在于，所述外围电路还包括：控制器、密钥读写电路、密文读写电路和地址编码电路；

所述密钥读写电路的第一输入端连接至所述随机数产生器的输出端，所述密钥读写电路的第二输入端连接至所述控制器的第一输出端，所述密钥读写电路的输出端连接至所述密钥芯片的第一输入端；

所述密文读写电路的第一输入端连接至所述信号放大器的第一输出端，所述密文读写电路的第二输入端连接至所述控制器的第二输出端，所述密文读写电路的输出端连接至所述密文芯片的第一输入端；

所述信号放大器的第一输入端连接至所述密钥芯片的输出端，所述信号放大器的第一输入端连接至所述控制器的第三输出端；

所述地址编码电路的输入端连接至所述信号放大器的第二输出端，所述地址编码电路的第一输出端连接至所述密钥芯片的第二输入端，所述地址编码电路的第二输出端连接至所述密文芯片的第二输入端；

所述控制器用于为所述密钥读写电路、所述密文读写电路、所述信号放大器和所述地址编码电路提供各种操作电压；

所述密钥读写电路用于读取或写入密钥芯片中的数据；

所述密文读写电路用于读取或写入密文芯片中的数据；

所述地址编码电路用于将密钥芯片和密文芯片中单元的地址关联并编码。

5.一种如权利要求4所述的加密与解密系统的操作方法，其特征在于，可执行数据加密功能，包括下述步骤：

S11：通过所述随机数产生器产生随机脉冲序列，由所述控制器控制所述密钥读写电路对所述密钥芯片进行随机数据写入；

S12：通过所述控制器控制所述密文读写电路将明文数据写入所述密文芯片中；

S13：通过所述地址编码电路将所述密文芯片中明文数据的地址与所述密钥芯片中部分数据的地址关联，这部分数据即为密钥；

S14：读取所述密钥芯片中的密钥数据p，并通过所述信号放大器及所述密文读写电路对所述密文芯片中的明文数据进行XOR逻辑运算生成密文，即实现数据加密。

6.一种如权利要求4所述的加密与解密系统的操作方法，其特征在于，可执行数据解密功能，包括下述步骤：

S21：通过所述地址编码电路选取与所述密文芯片中密文数据地址对应的所述密钥芯片中的密钥；

S22：读取所述密钥芯片中的密钥数据p，并通过所述信号放大器及所述密文读写电路对所述密文芯片中的密文进行XOR逻辑运算生成明文数据，即实现数据解密。

7.如权利要求5或6所述的操作方法，其特征在于，所述密钥芯片中的部分数据的位数由用户自定义。

8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述地址编码电路中的缓存区用于存储关联所述密钥芯片中密钥地址和所述密文芯片中密文地址的信息。