28、先进加密与生物识别技术：FPGA架构与虹膜识别的突破

先进加密与生物识别技术：FPGA架构与虹膜识别的突破

在当今数字化时代，数据安全和身份识别变得至关重要。先进加密标准（AES）在保护数据安全方面发挥着关键作用，而虹膜识别作为一种高度准确的生物识别技术，为身份验证提供了可靠的解决方案。本文将深入探讨FPGA上高效的AES硬件架构以及基于离散余弦变换（DCT）的虹膜识别系统，并介绍一种创新的眼动拨号安全方法。

FPGA上高效的AES硬件架构

在FPGA上实现AES加密算法时，硬件架构的设计至关重要。研究人员提出了两种架构，分别实现了紧凑尺寸和高吞吐量的目标。

对于输入字节 [B3 B2 B1 B0]，Mixcolumn输出为 [A3 A2 A1 A0]，InvMixColumn输出为 [C3 C2 C1 C0]。该设计通过166位级别的异或操作实现，关键路径延迟为8个异或操作。MixColumn（InvMixcolumn）的输出分别用于加密（解密）过程。

为了评估所提出的设计，研究人员在Xilinx XC2VP30 - 5ff896设备上进行了实现，并在ISE 10.1环境下使用ISE模拟器进行了仿真和验证。不同的操作模式（如加密、解密、密钥生成）会导致特定设计在特定设备中的吞吐量和硬件开销有所不同。

以下是所提出的迭代（紧凑）架构和流水线（快速）架构与其他现有设计的比较：
| 架构类型 | 切片使用 | BRAM使用 | 吞吐量 | 逻辑延迟 | 路由延迟 |
| — | — | — | — | — | — |
| 迭代（紧凑）架构 | 945片（6%） | 3个BRAM（2%） | 86Mbps | 3.139ns | 3.881ns |
| 流水线