本文選題：UHF + RFID��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著UHF RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的普及,其涉及的領(lǐng)域也就更加廣泛,無(wú)源超高頻射頻標(biāo)簽的信息安全問(wèn)題也越來(lái)越受到重視。為了增加標(biāo)簽在與讀寫器進(jìn)行安全鑒別時(shí)的安全性,針對(duì)基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的信息技術(shù)和射頻識(shí)別800/900MHz空中接口協(xié)議中提出的用于安全鑒別的基于對(duì)稱加密的雙向鑒別協(xié)議,根據(jù)不含安全鑒別標(biāo)簽的基本架構(gòu)和設(shè)計(jì)思想,本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于SMS4加密算法的安全鑒別標(biāo)簽基帶。本設(shè)計(jì)中提出的SMS4加密算法是一種應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)的加密算法,由于此算法在每次加密或者解密運(yùn)算過(guò)程中是針對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的,這與流密碼的加密或者解密的一位運(yùn)算操作不同,因此稱它為分組密碼。在使用SMS4算法進(jìn)行加密或者解密過(guò)程中,所采用的結(jié)構(gòu)是非線性迭代結(jié)構(gòu)和線性結(jié)構(gòu)的結(jié)合體。因此,相比于協(xié)議中的異或運(yùn)算加密的方式,這種算法的安全性更強(qiáng),可靠性更高。本文的研究重點(diǎn)在于按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中安全鑒別協(xié)議所涉及的分組對(duì)稱加密算法,設(shè)計(jì)一種低功耗、小面積的SMS4算法結(jié)構(gòu),并結(jié)合標(biāo)簽的基本架構(gòu)設(shè)計(jì)出基于SMS4加密算法的標(biāo)簽基帶。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)SMS4算法中擴(kuò)展密鑰、S盒、T運(yùn)算、加密和解密機(jī)理的分析,提出了SMS4算法的幾種不同基本設(shè)計(jì)架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方式,包括全循環(huán)結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開(kāi)結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)。根據(jù)SMS4算法的這幾種架構(gòu)在面積、功耗和速度上的不同,結(jié)合標(biāo)簽的基本架構(gòu),通過(guò)改進(jìn)SMS4算法在標(biāo)簽基帶中的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出一種低功耗、小面積的基于SMS4加密算法的標(biāo)簽基帶。同時(shí),本文還針對(duì)功耗和面積這兩個(gè)重要指標(biāo),對(duì)包含SMS4加密算法的標(biāo)簽與不含加密算法的普通標(biāo)簽進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析,為本文所設(shè)計(jì)標(biāo)簽的實(shí)用性提供了有力保障。最后,借助EDA軟件對(duì)本文設(shè)計(jì)的標(biāo)簽基帶和SMS4加密算法,在SMIC0.18μm工藝庫(kù)進(jìn)行了邏輯綜合、物理實(shí)現(xiàn)和后仿驗(yàn)證。仿真和驗(yàn)證結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的基于SMS4加密算法的標(biāo)簽?zāi)軌蛲瓿苫趯?duì)稱加密的雙向鑒別流程,SMS4算法能夠?qū)崿F(xiàn)的對(duì)數(shù)據(jù)的正常加密和解密功能,而且能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)簽的正常讀、寫、滅活以及鎖定功能,完成了同國(guó)標(biāo)協(xié)議的一致性設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)功耗和面積分析可知,本設(shè)計(jì)能夠?qū)MS4算法引入的功耗增量控制在7μw以內(nèi),將SMS4算法占有的門數(shù)控制在4000門左右,各項(xiàng)指標(biāo)表明此標(biāo)簽符合設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[Abstract]:With the popularization of UHF RFID technology in the field of Internet of things, it involves more and more fields, and the information security of passive UHF radio frequency tags has been paid more and more attention.In order to increase the security of tags when authenticating with readers, a bidirectional authentication protocol based on symmetric encryption is proposed for security authentication in information technology based on national standards and radio frequency identification (800/900MHz) air interface protocol.According to the basic structure and design idea of the security authentication label, a secure authentication label baseband based on SMS4 encryption algorithm is proposed and designed in this paper.The SMS4 encryption algorithm proposed in this design is an encryption algorithm applied to WLAN, because this algorithm operates on a set of data during each encryption or decryption operation.This is different from the one-bit operation of stream cipher encryption or decryption, so it is called block cipher.In the process of encryption or decryption using SMS4 algorithm, the structure is a combination of nonlinear iterative structure and linear structure.Therefore, this algorithm is more secure and reliable than the XOR encryption in the protocol.This paper focuses on the design of a low-power, small-area SMS4 algorithm based on the packet symmetric encryption algorithm involved in the national standard security authentication protocol.The label baseband based on SMS4 encryption algorithm is designed based on the basic structure of tag.Based on the analysis of the operation, encryption and decryption mechanism of the extended key S box in the SMS4 algorithm, several different basic design frameworks and their implementation methods of the SMS4 algorithm are proposed, including the full loop structure, the cyclic expansion structure and pipeline structure.According to the difference of area, power consumption and speed of SMS4 algorithm, a low power consumption is designed by improving the implementation structure of SMS4 algorithm in label baseband.Small area label baseband based on SMS4 encryption algorithm.At the same time, aiming at the two important indexes of power consumption and area, this paper makes a detailed comparison between the label containing SMS4 encryption algorithm and the ordinary label without encryption algorithm, which provides a powerful guarantee for the practicability of the label designed in this paper.Finally, with the help of EDA software, the label baseband and SMS4 encryption algorithm designed in this paper are used for logic synthesis, physical implementation and post-imitation verification in the SMIC0.18 渭 m process library.Simulation and verification results show that the label designed in this paper based on SMS4 encryption algorithm can complete the normal encryption and decryption function of the data, and can realize the normal reading of the label.Write, inactivate and lock function, complete the agreement with the national standard consistency design.According to the analysis of power consumption and area, this design can control the power increment of SMS4 algorithm to less than 7 渭 w, and control the number of gates occupied by SMS4 algorithm to about 4000 gates. Each index indicates that the label meets the design requirements.The design target has been achieved.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP391.44;TN918.4

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本文編號(hào)：1733707