【摘要】： 課題來源于金盾辦工程項目“公網(wǎng)(GPRS/CDMA)移動數(shù)據(jù)安全接入與認證管理系統(tǒng)”(J1GAB23W013),旨在為IP安全接入系統(tǒng)的移動終端提供基于PCMCIA接口的密碼服務。 論文分析了加密卡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及功能特點,分析了密碼學相關理論,深入研究了密碼算法的實現(xiàn)方式和加密卡的安全初始化方式,并對PCMCIA標準和特點作了說明。 針對IP安全接入的功能、性能和安全性需求,提出了以C8051F122為主控模塊、SCB2和RSA算法芯片為主要算法模塊、雙口RAM為緩沖模塊、接口芯片為接口模塊的硬件架構方案。論文對C8051F122片上資源和端口等進行了分配,設計了C8051F122的主要控制流程,給出了具體的電氣原理圖和PCB版圖,并完成了加密卡的具體實現(xiàn)。 在軟件模塊方面,根據(jù)加密卡功能和模塊組成,利用開發(fā)調(diào)試工具編寫、調(diào)試單片機程序;設計了以C8051F122命令解釋控制模塊為核心的主要軟件模塊,包括五大類各種RSA、SCB2算法和密鑰操作等函數(shù),算法、緩沖芯片的控制接口等;并根據(jù)WDM驅(qū)動程序模型,利用地址映射、應用程序與驅(qū)動程序之間的通信、中斷處理等關鍵技術設計了加密卡驅(qū)動程序并進行性能測試,其結果滿足移動IP安全接入系統(tǒng)的要求。 在安全性設計方面,設計了密鑰、證書等敏感信息的保護機制和存儲方法,密鑰管理體系采用三層密鑰機制,對密鑰生成與更換、密鑰分發(fā)、密鑰存儲與備份、密鑰分層保護、密鑰的銷毀等給出了具體的方法;論文還通過參數(shù)初始化、初始口令設置與口令認證、設備合法性認證和硬件正確性進行檢查等,增強了系統(tǒng)的安全性。
【圖文】：

該環(huán)境提供C51編譯器和匯編編譯器，可以編譯C源程序和匯編源程序。C8051F122器件具有片內(nèi)JTAG邊界掃描和調(diào)試電路，通過4腳JTAG接口并使用安裝在最終應用系統(tǒng)中的產(chǎn)品器件就可以進行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試。該JTAG接口完全符合工EEE1149.1規(guī)范，為生產(chǎn)和測試提供完全的邊界掃描功能。SiliconLab的調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、堆棧指示器和單步執(zhí)行。不需要額外的目標RAM、程序存儲器、定時器或通信通道。在調(diào)試時所有的模擬和數(shù)字外設都正常工作。當MCU單步執(zhí)行或遇到斷點而停止運行時，，所有的外設(ADC和SMBuS除外)都停止運行，以保持同步。開發(fā)套件CS051F12ODK具有開發(fā)應用代碼所需要的全部硬件和軟件，并可對CS05lF122MCU進行在系統(tǒng)調(diào)試。對于開發(fā)和調(diào)試嵌入式應用來說，該系統(tǒng)的調(diào)試功能比采用標準MCU仿真器要優(yōu)越得多。標準的MCU仿真器要使用在板仿真芯片和目標電纜，還需要在應用板上有MCU的插座。SiliconLab的調(diào)試環(huán)境既便于使用又能保證精確模擬外設的性能。如圖5.1是SiliConCSO5lF編程器軟件界面圖。

2.運行環(huán)境 :WindowS2000。3.測試軟件:進行加密卡速度的測試時，將應用層的程序結合加密卡實現(xiàn)的各種密碼算法功能進行。測試軟件的界面圖如圖5.15:攫哪翼鄂肇纓豁纓黝黝鵝贛激瓤彝熬鑫纓粼黯鑫黔顴鑫鑫巍羲羹蘸11鑫羲曝蘸瓣蘸蘸瓣I蘸夔嘟羹羲瓤澎澎攢功文件去幼輯傳二查枷y描入嬌工程去組建播工其工窗口、必帝助江自‘縱口一電黔一吧因胃喇--一黔一燕獲一獄粼一弓芬一幾一蘇習不一丈獷S沁伽竿護.黛去戶申自!磯翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻容翻理幽留翻翩翩幽幽留幽幽幽幽 幽兩兩破萬二湮了‘‘ }}} }}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} !!!!! }}}}}巨 巨夔舀習奮卡嫩化總數(shù)麒一里御攀鯉一 jjj _____碑絲一{{{行乳列1一;終二讀取圖 5.15如圖，在應用層的測試軟件中， TESTPCMCIACARD程序按密碼算法實現(xiàn)操作及密鑰管理類等命令分類進行測試。5.4.2測試結果部分測試結果如表5.2:表5.2安全PCMCIA卡性能指標:算算法 法速度 度分分組密碼加密數(shù)據(jù) 據(jù)300OkbPsss分分組密碼解密數(shù)據(jù) 據(jù)3O00kbPsss111024位RSA密鑰對產(chǎn)生 生 <5555111024位RSA數(shù)據(jù)簽名 名 2.8次/sss111024位RSA簽名驗證 證 3
【學位授予單位】：解放軍信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP309.7;TP368.12

【參考文獻】

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本文編號：2599703