本文選題：AES加密 + FPGA技術(shù)��； 參考：《哈爾濱商業(yè)大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：隨著加密技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,以及應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,各種加密算法及實(shí)現(xiàn)加密算法的技術(shù)不斷被研究、應(yīng)用。在車輛GPS定位系統(tǒng)中需要將衛(wèi)星傳遞的有關(guān)車輛的位置等信息進(jìn)行加密后在經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)終端,以方便對車輛的監(jiān)控和管理,同時(shí)還可以防止車輛的GPS信息被非法攔截篡改等。AES加密算法因其具有編碼效率高,內(nèi)存需求低、適合于受限環(huán)境,密鑰長等優(yōu)點(diǎn)被越來越多的利用,同時(shí)FPGA技術(shù)所特有的在線可編程、升級優(yōu)點(diǎn)使它成為實(shí)現(xiàn)加密算法的主要技術(shù)之一 通過對現(xiàn)有各種嵌入式開發(fā)平臺(tái)的分析,提出基于FPGA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對車輛GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的方案。利用FPGA能夠使GPS加密系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試更加方便,并且為后續(xù)的升級等也提供了極大的便利。系統(tǒng)選用Altera公司藍(lán)色颶風(fēng)Cyclone Ⅱ系列開發(fā)板作為開發(fā)測試環(huán)境,型號為EP2C35F672C8。并選用Quaturs9.0和IDE9.0作為系統(tǒng)軟硬件開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。編程語言采用Verilog硬件語言和基于Nios Ⅱ下的C語言。 在系統(tǒng)的構(gòu)建方面,利用RS-232通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送,系統(tǒng)采用SOPC Builder搭建系統(tǒng)所需的處理器及外設(shè)等硬件環(huán)境,并通過CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)加載,加密等的控制。對于AES加密算法則采用硬件語言而非C編程實(shí)現(xiàn)來提高系統(tǒng)的加密速度,并將它生成為一個(gè)獨(dú)立的加密模塊。最后將該模塊與SOPC Builder搭建的模塊以及SDRAM存儲(chǔ)模塊及相關(guān)外設(shè)等相連成為一個(gè)完整的加密系統(tǒng)。 加密模塊是GPS加密系統(tǒng)的核心部分,本文在傳統(tǒng)的AES算法基礎(chǔ)上,根據(jù)選用的軟硬件環(huán)境,提出了一種改進(jìn)的AES算法及其實(shí)現(xiàn)方法。在AES算法的字節(jié)替換與行移位步驟,對兩者進(jìn)行合并,進(jìn)行直接移位替換,并利用Verilog語言的并行處理特性實(shí)現(xiàn)字節(jié)的快速處理。在列混合變換部分,本文提出了一種基于LUT的列混合改進(jìn)方法,利用LUT技術(shù),將域乘運(yùn)算轉(zhuǎn)換為字節(jié)的讀取操作,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法能夠有效的提高加密速度,從而保證車載GPS加密系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 最后為了對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證,通過編寫測試文檔Testbench,利用Modelsim仿真軟件對所設(shè)計(jì)的加密系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,同時(shí)通過對優(yōu)化前后的系統(tǒng)編譯報(bào)告對比證明本文采用的方法可以在不影響安全性的前提下提高加密的速度,從而滿足GPS車載數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)對安全性與實(shí)時(shí)性的要求。
[Abstract]:With the continuous development and progress of encryption technology and the expansion of application scope, various encryption algorithms and the implementation of encryption algorithms have been studied and applied. In the vehicle GPS positioning system, it is necessary to encrypt the satellite information about the position of the vehicle and transmit it to the system terminal via the wireless network, so as to facilitate the monitoring and management of the vehicle. At the same time, it can also prevent the GPS information of vehicles from being illegally intercepted and tampered with. AES encryption algorithm is more and more utilized because of its high coding efficiency, low memory requirement, suitable for restricted environment, long key and so on. At the same time, FPGA's unique on-line programmable, upgrade advantages make it one of the main techniques to realize encryption algorithm through the analysis of various embedded development platforms. This paper presents a scheme to encrypt vehicle GPS data based on FPGA technology. FPGA can make the development and debugging of GPS encryption system more convenient, and it also provides great convenience for the subsequent upgrade. The system selects the blue hurricane Cyclone 鈪，

本文編號：2057740