基于多级SE网络和混沌加密原理的FPGA设计与实现（2）
基于多级SE网络和混沌加密原理的FPGA设计与实现（2）计算机, 处理器, Omega, 加密, 网络
2、输入输出通道
由8个相互独立的输入（输出）预处理器组成，其一端输入（输出）外部数据另一端输出（输入）混沌加密单元的数据流。各通道可分为三类：低速串行数据通道、高速串行数据通道和并行数据通道。
3、多级Shuffle-Change网络
多级Shuffle-Exchange网络又称为Omega网是一种高性能计算机体系结构中极为重要的互联体系结构，经常用于多个处理器之间或多处理器与存储体群中的互联，以解决各器件因为复用要求而造成的访问冲突问题。SE网络由交叉开关组成具有扩展性强的优点，并可以实现输入级与输出级间任意器件的互联数据传输。
多级混洗—交换网络结构：它由n级构成，每一级包含一个无条件混洗拓扑线路和一列可控的二元交换开关，前后重复，便于制造。各级编号是n-1，……，0，即按降序排列。
在多级混洗—交换网络中，单独一级混洗拓扑线路可完成一次数据混洗（shuffle），而单独一列二元交换开关在处于“交换”状态时可完成一次交换操作（Cube0）。如果各级二元交换开关都处于“直连”状态，N个结点的数据通过网络仅经过n次混洗操作，排列顺序最终恢复输入状态（混洗函数性质2）；如果各级二元交换开关都处于“交换”状态，则N个结点的数据在每次混洗之后紧接着一次交换（Cube0），也就是地址码的最低位取反，最后n位地址均被取反。程序员根据数据置换或复制的需要，可以灵活地设置各开关的状态。
本模块结构主要起到传递数据流的作用，拓扑连接方式的选择由主控制器统一控制管理。其使用状态通过相应的信号通路报告给主控制单元。
4、混沌加密单元
混沌是近年来较快的非线性的重要分支，因其具有非周期、连续宽频带、类噪声和长期不可预测等特点，所以特别适用于保密通信等领域。
混沌系统由于对初值的敏感性,很小的初值误差就能被系统放大,因此,系统的长期性是不可预测的；又因为混沌序列具有很好的统计特性,所以它可以产生随机数列,这些特性很适合于序列加密技术。信息论的奠基人美国数学家Shannon指出:若能以某种方式产生一随机序列,这一序列由密钥所确定,任何输入值一个微小变化对输出都具有相当大,则利用这样的序列就可以进行加密。混沌系统恰恰符合这种要求。
混沌系统的特性使得它在数值分布上不符合概率统计学原理, 得不到一个稳定的概率分布特征；另外, 混沌数集是实数范围, 还可以推广到复数范围。因此, 从理论上讲, 利用混沌原理对数据进行加密,可以防范频率分析攻击、穷举攻击等攻击, 使得密码难于分析、破译。
本设计中的该部分利用当今最新的混沌加密理论作为加密基础，采用具有混沌特性的函数对名文进行加密的处理单元，为了加快处理速度采用流水线工作方式提高时间重叠性，并提供4个独立处理单元以提到资源重复度和任务重叠度，通过以上努力提高整个系统效率，降低系统使用的速度瓶颈。
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