[发明专利]一种基于国产FPGA实现软件定义的可重构对称加密方法

说明书

发明设计一种基于国产FPGA实现软件定义的可重构对称加密方法。软件定义的可重构数据对称加密结构通过系统主机中的自定义软件来驱动并控制硬件资源，可根据系统主机发出的控制命令在实时运行中选择不同的密码算法完成动态重构对数据进行加解密，并且系统主机与重构控制器相连可以通过以太网传输密码算法配置文件完成密码算法配置文件的更新。该技术完全满足“软件定义”中需求可定义、硬件可重组、软件可重配、功能可重构的要求。

技术领域

本发明涉及加密领域，具体涉及一种基于国产FPGA实现软件定义的可重构对称加密方法。

背景技术

FPGA可重构技术的研究起步较晚，但随着越来越多的高校与科研机构加入到FPGA可重构技术的研究队列后，近几年也取得了一些显著成就。2016年电子科技大学的吴文博提出了基于FPGA局部动态可重构技术的雷达定时器系统设计方案，该方案在雷达定时器己有的逻辑层面之上，充分应用局部可重构方法的设计思想，使用局部动态重构技术对雷达定时器实现再次构建。FPGA可重构技术的使用使得雷达定时器产生的信号成为可编程信号，具有极大的灵活性。2017年北京工业大学的鲍爽将FPGA可重构技术应用在工业控制器领域。工业控制器使用现场总线与各类控制设备进行通信，然而随着工业现场总线的发展，通信协议类型不断增加，实现一个功能完善、通用性强的工业控制器面临着巨大挑战。鲍爽设计的FPGA可重构工业控制器可以实现不同通信协议之间的不断电的无缝切换，大大提高了工业控制器的实时性、通用性、灵活性和可扩展性。另外，FPGA可重构技术在其他领域也有着广泛的应用。比如：自适应硬件系统、无线视频编码器、自适应Viterbi译码器、加密应用以及网络远程重构等。

发明内容

本发明目的是提供了一种基于国产FPGA实现软件定义的可重构对称加密方法，提高了实时性、通用性、灵活性和可扩展性。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种基于国产FPGA实现软件定义的可重构对称加密方法，包括以下步骤：

1）自定义软件负责发送重构控制指令、接收返回的重构状态以及传输密码算法配置文件；

2）配置文件存储器负责存储多种加解密算法的逻辑配置文件，在重构时通过重构控制器配置到片上可重构配置分区中；

3)可重构区域由加解密模块和可重构高速协议控制器两部分组成，加解密模块由实现加解密任务等密码算法动态可重构模块和数据管理等静态非重构模块组成，加解密模块以可重构区域载体，设计相应的硬件逻辑来完成管理系统时钟、控制数据通讯以及工作状态等功能；

4)加解密模块利用重构控制器控制配置文件的动态写入、配置任务的动态调度以及内部数据的传输。

优选的，所述数据路径有以下两条，一条是非加密正常工作状态下的数据路径，一条是自定义软件发出加密指令完成密码算法动态重构后的加解密数据路径。

优选的，所述动态可重构硬件加速控制器控制程序包括以下步骤：

1）启动存储功能，等待系统主机自定义软件发送指令；

2）判断是否接到重构指令，若否则继续等待，若为是则继续分析重构指令并产生控制信号，一次向数据管理模块发送停止存储工作指令，向配置文件存储器发送传输配置信息指令，向密码算法重构模块发送开始重构指令；

3）判断重构是否完成，若为否则继续等待，若为是则向数据管理模块发送启动数据加解密指令；

4）判断启动加解密是否成功，若为否则继续等待，若为是则依次向数据管理模块发送启动存储工作指令，向系统主机自定义软件返回完成状态。