本文選題：混沌序列密碼 + RSA��； 參考：《黑龍江大學》2014年碩士論文

【摘要】：我國正處信息化和經(jīng)濟全球化相互促進的大潮中,受到互聯(lián)網(wǎng)的影響越來越深。網(wǎng)絡安全與私密信息保護在諸多領域都是牽一發(fā)而動全身的,沒有信息安全就無國家安全可言,因此必須要有獨創(chuàng)性的技術,而我們在自主創(chuàng)新方面還相對落后,所以必須開展具有自主知識產(chǎn)權的密碼體制和加密芯片研究。本文主要設計一種混沌序列密碼與RSA公鑰算法相結合的混合加密方案,在FPGA硬件開發(fā)板上實現(xiàn)密鑰與數(shù)據(jù)雙安全傳輸?shù)募用芟到y(tǒng)。加密系統(tǒng)還包括主控制器設計、外圍通信模塊設計、緩存模塊設計等,基本實現(xiàn)了數(shù)據(jù)完整、安全、無誤傳輸。在研究這一傳輸技術時,采用自頂向下的研究方法,用VHDL硬件語言逐一實現(xiàn)各個分模塊,最終整合為一個完整的加密系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心是用混沌序列密碼加密數(shù)據(jù),用RSA公鑰算法加密初始密鑰,實現(xiàn)公鑰與私鑰的相結合,達到速度與安全的平衡。在混沌序列密碼生成模塊中,針對一維離散混沌系統(tǒng)簡單易實現(xiàn)的特點,為尋找更加優(yōu)良的混沌映射,查找大量文獻,采用對比的方法篩選出性能更優(yōu)的混沌密鑰序列。本文對比Logistic與Tent兩種混沌序列的自相關特性、游程特性、平衡性和硬件資源利用率,在比較過程中提出自相關特性臨界線寬的概念,使兩者的區(qū)別顯而易見,進而確定Logistic混沌序列性能更加優(yōu)越、占用資源更少、更加符合硬件加密系統(tǒng)的需求。本設計的難點在于采用FPGA硬件實現(xiàn)RSA公鑰算法,以保護初始密鑰不被攻擊和泄漏。在RSA算法模塊中,首先深入研究RSA算法中基本的數(shù)論知識和歐幾里得及其擴展定理,為后續(xù)的RSA參數(shù)生成、模乘、模冪等算法分析和VHDL編程提供思路。在硬件實現(xiàn)之前,先用Matlab仿真RSA加密過程,使整個RSA設計更加周密,最后在FPGA中實現(xiàn)RSA的頂層設計、公鑰e的判斷模塊設計、私鑰d的生成模塊設計和RSA加解密模塊設計。本文全部在硬件平臺FPGA上實現(xiàn)加密系統(tǒng)設計,硬件加密具有速度快、保密性高的優(yōu)點,是今后加密產(chǎn)品應用和密碼學實踐的一大趨勢。
[Abstract]:In the tide of mutual promotion of informatization and economic globalization in China, the influence of the Internet is getting deeper and deeper. Network security and private information protection are all moving in many fields. There is no national security without information security. Therefore, we must have original technology, and we are relatively backward in terms of independent innovation. Therefore, we must carry out research on cipher system and encryption chip with independent intellectual property rights. In this paper, a hybrid encryption scheme based on the combination of chaotic sequence cipher and RSA public key algorithm is designed. The encryption system based on FPGA hardware development board is used to realize the double secure transmission of key and data. The encryption system also includes the design of main controller, peripheral communication module, buffer module and so on. In the research of this transmission technology, the top-down research method is adopted, each sub-module is realized one by using VHDL hardware language, and finally it is integrated into a complete encryption system. The core of the system is to encrypt the data with chaotic sequence cipher and to encrypt the initial key with RSA public key algorithm. The combination of public key and private key is realized, and the balance of speed and security is achieved. In the chaotic sequence cryptosystem generation module, aiming at the simple and easy realization of one-dimensional discrete chaotic system, in order to search for better chaotic mapping and find a large number of documents, the chaotic key sequences with better performance are screened by contrast method. In this paper, we compare the autocorrelation, run length, balance and hardware resource utilization of Logistic and Tent chaotic sequences. In the process of comparison, we put forward the concept of critical linewidth of autocorrelation characteristics, which makes the difference between the two kinds of chaotic sequences obvious. Then it is determined that Logistic chaotic sequence has more superior performance and less resources, which is more in line with the demand of hardware encryption system. The difficulty of this design lies in the implementation of RSA public key algorithm using FPGA hardware to protect the initial key from attack and disclosure. In the module of RSA algorithm, the basic knowledge of number theory and Euclidean and its extension theorem in RSA algorithm are studied, which provides ideas for the subsequent RSA parameter generation, modular multiplication, modular idempotent algorithm analysis and VHDL programming. Before the hardware implementation, the RSA encryption process is simulated with Matlab to make the whole RSA design more thorough. Finally, the top level design of RSA, the judgment module design of public key e, the generation module of private key d and the RSA encryption and decryption module are implemented in FPGA. This paper implements the design of encryption system on FPGA hardware platform. Hardware encryption has the advantages of high speed and high confidentiality. It is a trend of encryption product application and cryptography practice in the future.
【學位授予單位】：黑龍江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O415.5;TN918.4

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本文編號：1997665