發(fā)布時間：2017-08-13 19:00

  本文關(guān)鍵詞：基于國密算法加密U盤的研究

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【摘要】：隨著社會信息技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)據(jù)存儲與交換變得越來越頻繁,人們對數(shù)據(jù)存儲安全也越來越重視。雖然普通U盤具有便于攜帶、價格實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn),但是存儲在它上面的信息數(shù)據(jù)沒有身份認(rèn)證和加密算法保護(hù),一旦遺失或者被竊,后果十分嚴(yán)重。針對普通U盤數(shù)據(jù)易泄漏以及國外加密算法可能存在的后門風(fēng)險(xiǎn),設(shè)計(jì)了一款基于國密算法SM4的按鍵加密U盤,本文設(shè)計(jì)的加密U盤采用杭州華瀾微科技有限公司自主研發(fā)的USB2.0安全控制器芯片S261作為主控,采用按鍵身份認(rèn)證電路,以嵌入式多媒體卡(eMMC)作為儲存介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了存儲在U盤中的信息數(shù)據(jù)的全硬件加密保護(hù)。介紹了USB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通信流模型及數(shù)據(jù)的控制傳輸和批量傳輸。根據(jù)主控S261芯片的硬件資源完成了加密U盤的整體架構(gòu),包括eMMC存儲模塊、USB通信模塊、電源模塊和采用PIC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的按鍵身份認(rèn)證模塊。S261通過內(nèi)置加密引擎調(diào)用國密算法SM4對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后存儲在eMMC上,eMMC上的密文通過S261解密后經(jīng)過USB接口傳遞給主機(jī)。在研究USB協(xié)議和eMMC協(xié)議的基礎(chǔ)上,完成了加密U盤的固件設(shè)計(jì),加密U盤的固件主要包括三個部分:SUP固件、CHP固件和PIC固件。SUP固件負(fù)責(zé)和主機(jī)USB接口的通信,調(diào)用國密算法SM4實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的加解密和控制CHP;CHP固件負(fù)責(zé)控制eMMC和接受SUP的命令,完成eMMC的初始化及對eMMC的讀寫操作,CHP和eMMC之間的數(shù)據(jù)傳遞采用Ping-Pong傳輸,提高了讀寫速度;PIC固件實(shí)現(xiàn)用戶的按鍵輸入和身份認(rèn)證,采用有限嘗試次數(shù)策略,防止暴力惡意攻擊破解。最后對按鍵加密U盤進(jìn)行了功能和性能上的測試,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)的安全加密U盤已經(jīng)投放市場并得到驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：加密U盤 國密 嵌入式多媒體卡 按鍵身份認(rèn)證
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TP309.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況10-11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排11-13
• 第二章 加密U盤相關(guān)協(xié)議的研究13-24
• 2.1 USB數(shù)據(jù)流模型13-15
• 2.1.1 USB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13
• 2.1.2 USB總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.3 USB通信流模型14-15
• 2.2 USB數(shù)據(jù)傳輸類型15-23
• 2.2.1 包及設(shè)備請求16-17
• 2.2.2 控制傳輸17-18
• 2.2.3 批量傳輸18-21
• 2.2.4 Bus Hound捕捉命令解讀21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 加密U盤的硬件設(shè)計(jì)24-34
• 3.1 硬件設(shè)計(jì)框架24-25
• 3.2 主控S261介紹25-30
• 3.2.1 S261構(gòu)造及資源25-26
• 3.2.2 加密算法單元26-28
• 3.2.3 SUP和CHP結(jié)構(gòu)28-29
• 3.2.4 存儲設(shè)備空間分布29-30
• 3.3 按鍵身份認(rèn)證設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 電源模塊設(shè)計(jì)32
• 3.5 安全性設(shè)計(jì)32-33
• 3.5.1 全硬件按鍵身份認(rèn)證設(shè)計(jì)32
• 3.5.2 固件安全設(shè)計(jì)32
• 3.5.3 數(shù)據(jù)安全存儲設(shè)計(jì)32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 固件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)34-53
• 4.1 SUP固件設(shè)計(jì)34-39
• 4.1.1 SUP主程序設(shè)計(jì)34-36
• 4.1.2 控制傳輸處理36-37
• 4.1.3 批量傳輸處理37-39
• 4.2 CHP固件設(shè)計(jì)39-49
• 4.2.1 寄存器規(guī)劃39
• 4.2.2 主程序設(shè)計(jì)39-42
• 4.2.3 eMMC初始化42-43
• 4.2.4 讀寫數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)43-48
• 4.2.5 SUP和CHP通信協(xié)議48-49
• 4.3 按鍵身份認(rèn)證設(shè)計(jì)49-52
• 4.3.1 按鍵管理系統(tǒng)的功能49-50
• 4.3.2 按鍵管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 系統(tǒng)測試與分析53-58
• 5.1 功能測試53-55
• 5.2 性能測試55-57
• 5.2.1 可靠性測試55
• 5.2.2 超穩(wěn)定測試55
• 5.2.3 讀寫速度測試55-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄64

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王慶;基于國密算法加密U盤的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

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本文編號：668810