本文關(guān)鍵詞：基于STM32的無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密技術(shù)研究

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【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的進(jìn)步,嵌入式系統(tǒng)發(fā)展迅速,并在各行各業(yè)中得到普及。嵌入式系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)備之間信息交換的能力,為實(shí)現(xiàn)智能環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)遠(yuǎn)程控制等技術(shù)提供了便利。因此,在嵌入式設(shè)備間確保信息的安全傳輸,就顯得十分重要。SM4分組算法是我國第一個(gè)用于無線局域網(wǎng)領(lǐng)域的國家密碼算法。算法易于軟、硬件實(shí)現(xiàn),適合應(yīng)用在嵌入式設(shè)備上。SM4算法雖然在理論上有很高的安全性,但不少研究表明其仍存在被攻擊的可能。為了提升SM4算法的安全性,本文對(duì)算法中S盒應(yīng)用和密鑰生成方式進(jìn)行改進(jìn),將輪函數(shù)中使用的單個(gè)S盒修改為兩個(gè)S盒交替,將密鑰擴(kuò)展函數(shù)中使用的系統(tǒng)參數(shù)修改為隨機(jī)確定參數(shù)。在軟件和嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)提升算法的加密及解密,并從密文安全性和算法效率的角度將提升的算法與常用于嵌入式系統(tǒng)的AES算法作對(duì)比、分析。結(jié)果表明,提升后的SM4算法以稍長于原算法的加密時(shí)間為代價(jià)提高算法的復(fù)雜度。本文針對(duì)嵌入式系統(tǒng)通信安全的問題,設(shè)計(jì)了基于STM32和μC/OS-II系統(tǒng)的嵌入式加密方案。采用軟件方式實(shí)現(xiàn)提升的SM4算法并移植在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn);對(duì)系統(tǒng)發(fā)送和接收終端進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。發(fā)送終端負(fù)責(zé)信息加密處理和無線發(fā)送。接收終端包括近距離通信的嵌入式設(shè)備和遠(yuǎn)程通信的PC機(jī)終端,負(fù)責(zé)接收密文的處理。經(jīng)測試,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無線通信環(huán)境中嵌入式系統(tǒng)設(shè)備安全通信的功能,既能夠保證近距離的通信安全,也解決了遠(yuǎn)程無線通信的安全問題,同時(shí)本系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展。
【關(guān)鍵詞】：SM4算法 嵌入式系統(tǒng) 無線通信安全
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92;TN918.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 嵌入式無線通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 加密技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 第2章 SM4算法原理14-26
• 2.1 密碼學(xué)基礎(chǔ)14-17
• 2.1.1 基本概念及分類14
• 2.1.2 分組密碼算法14-16
• 2.1.3 加密算法實(shí)現(xiàn)方式16-17
• 2.2 SM4加密算法17-21
• 2.2.1 SM4算法基礎(chǔ)17-18
• 2.2.2 加密過程18-20
• 2.2.3 密鑰擴(kuò)展過程20-21
• 2.3 SM4算法安全性分析21-22
• 2.4 SM4算法的提升22-25
• 2.4.1 SM4算法優(yōu)化方向22-23
• 2.4.2.本文提出的改進(jìn)方法23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 無線通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26-34
• 3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26-29
• 3.1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)需求26-27
• 3.1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案27-29
• 3.2 STM32選型29-30
• 3.2.1 STM32微處理器29-30
• 3.2.2 STM32開發(fā)平臺(tái)30
• 3.3 無線模塊選型30-33
• 3.3.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊30-31
• 3.3.2 2.4G無線模塊31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 無線通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34-56
• 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境34-35
• 4.1.1 STM32軟件設(shè)計(jì)環(huán)境34
• 4.1.2 上位機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境34-35
• 4.2 μC/OS-II及FATFS文件移植35-39
• 4.2.1 μC/OS-II系統(tǒng)移植35-38
• 4.2.2 FATFS文件系統(tǒng)移植38-39
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)39-54
• 4.3.1 發(fā)送終端軟件設(shè)計(jì)40-49
• 4.3.2 近距離接收端軟件設(shè)計(jì)49-53
• 4.3.3 遠(yuǎn)程接收端界面設(shè)計(jì)53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析56-70
• 5.1 加密算法的軟件測試56-63
• 5.2 無線通信的軟件測試63-65
• 5.3 系統(tǒng)總體性能測試65-69
• 5.4 本章小節(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-78
• 致謝78-79
• 詳細(xì)摘要79-81

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