本文關鍵詞：一種USB3.0加密終端的設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息技術的飛速發(fā)展,信息保密問題顯得越來越重要。在更多的加密硬件或設備中實現(xiàn)優(yōu)異的加密算法,具有重要研究意義。為克服以往加密設備中存在的一些缺點,比如只能使用在某些特殊的應用場合、使用不便等,論文工作將USB技術與專用高速算法芯片相結合實現(xiàn)高速加解密運算功能,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲和網(wǎng)絡信息的保密通信。論文主要研究基于USB3.0的加密終端,利用USB3.0接口的高性能,實現(xiàn)國密對稱SM4算法的高速加解密。設計中采用Cypress公司的USB3.0控制器芯片F(xiàn)X3和國內(nèi)一款高速密碼算法芯片SM4AC。FX3芯片具有高性能接口USB3.0和可編程的接口(General Programmable Interface,GPIF II)。FX3芯片將待加解密的數(shù)據(jù)轉換成32位的并行數(shù)據(jù),通過GPIF II接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁咚倜艽a算法芯片SM4AC實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加解密。高速密碼算法芯片是一款實現(xiàn)SM4算法的超高性能專用芯片,并能夠實現(xiàn)SM4算法的電子密本(Electronic Codebook, ECB)、分組連接(Cipher Block Chaining,CBC)、輸出反饋(Output Feedback, OFB)三種運算模式,同時具有單總線和雙總線兩種工作模式。論文采用FX3芯片實現(xiàn)USB加密終端的設計,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)串行到并行的轉化,提高了數(shù)據(jù)通信速度,并實現(xiàn)與高速密碼算法芯片的完美掛接。由于FX3芯片的可編程接口GPIF II,可以通過狀態(tài)機的設置,將GPIF II配置為不同位寬的并行數(shù)據(jù)總線和設計所需的接口時序,提高了設計的靈活性。同時與以往的PCI、PCIe加密設備相比,此次設計采用USB接口,具有即插即用的功能,提高了加密設備使用的靈活性和應用的廣泛性。采用高速密碼算法芯片SM4AC實現(xiàn)硬加密,提高了數(shù)據(jù)加解密的安全性。通過VS2008中的MFC功能編寫能夠正確識別USB設備并能與相應的USB設備進行通信的上位機軟件,以及USB加密終端的硬件設計等一系列的工作。最終實現(xiàn)了SM4算法各種模式的加解密,使產(chǎn)品的功能得到了實現(xiàn)。
【關鍵詞】：USB3.0 可編程接口 加解密 算法
【學位授予單位】：遼寧大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP334.7;TP309.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 引言13-16
• 0.1 數(shù)據(jù)加密技術概述13
• 0.2 加密設備的發(fā)展歷程13-14
• 0.3 選題意義14-15
• 0.4 論文結構及內(nèi)容15-16
• 第1章 USB總線概述16-22
• 1.1 USB總線接口的優(yōu)勢16-17
• 1.2 USB協(xié)議基本概念17-20
• 1.2.1 域17
• 1.2.2 包17-18
• 1.2.3 事務18-19
• 1.2.4 數(shù)據(jù)傳輸類型19-20
• 1.3 USB3.0和USB2.0的對比20-22
• 第2章 加密終端整體架構設計22-34
• 2.1 CYUSB3014芯片簡介22-27
• 2.1.1 CYUSB3014芯片結構框圖22-23
• 2.1.2 CPU23-24
• 2.1.3 DMA數(shù)據(jù)傳輸24
• 2.1.4 GPIF Ⅱ接口24-25
• 2.1.5 USB3.0接口25-27
• 2.2 高速密碼算法芯片SM4AC介紹27-32
• 2.2.1 高速密碼算法芯片結構框圖27-29
• 2.2.2 高速密碼算法芯片的三種運算模式29-31
• 2.2.3 高速密碼算法芯片命令操作方式31-32
• 2.3 整體設計框架及思路32-34
• 2.3.1 整體設計框架32-33
• 2.3.2 整體設計思路33-34
• 第3章 加密終端芯片固件設計34-60
• 3.1 GPIF Ⅱ狀態(tài)機簡介34-36
• 3.2 GPIF Ⅱ狀態(tài)機設計36-45
• 3.2.1 同步時序設計37-41
• 3.2.2 異步時序設計41-45
• 3.3 CYUSB3014的固件代碼設計45-60
• 3.3.1 固件代碼的初始化45-48
• 3.3.2 USB通信48-50
• 3.3.3 DMA傳輸機制和代碼實現(xiàn)50-58
• 3.3.4 GPIF Ⅱ狀態(tài)機的固件配置58-60
• 第4章 加密終端應用軟件設計60-66
• 4.1 VS2008平臺搭建60-62
• 4.2 上位機編寫中使用的函數(shù)62-63
• 4.3 上位機界面63-66
• 4.3.1 上位機操作簡介63-64
• 4.3.2 USB設備識別64-66
• 第5章 加密終端硬件電路設計66-73
• 5.1 CYUSB3014母板硬件設計66-71
• 5.1.1 USB3.0布線原則66-67
• 5.1.2 GPIF Ⅱ接口硬件設計原則67-68
• 5.1.3 FX3啟動方式68
• 5.1.4 芯片時鐘選擇68-69
• 5.1.5 供電電源設計和去耦69-71
• 5.2 高速密碼算法芯片SM4AC子板硬件設計71-73
• 第6章 結論與展望73-75
• 6.1 結論73
• 6.2 進一步工作的方向73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-77

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：一種USB3.0加密終端的設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：252762