07電子設(shè)計大賽論文 2007年全國電子設(shè)計大賽論文（A~J題）
標(biāo)簽： 2007 全國電子 設(shè)計大賽 論文
上傳時間： 2013-05-26
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隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和加密技術(shù)成為當(dāng)今熱門的技術(shù)。本文將兩方面的技術(shù)結(jié)合起來，在對ARM嵌入式系統(tǒng)和高級數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)算法Rijndael作全面分析的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密算法的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)和 Rijndael 算法原理的相關(guān)知識。然后，結(jié)合課題研究，詳細介紹了開發(fā)板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境的建立，包括 ADS1.2和超級終端的設(shè)置。 文中深入研究了嵌入式操作系統(tǒng)的移植和 Rijndael 算法在開發(fā)板上的編程實現(xiàn)，給出了仿真實驗結(jié)果。選擇移植的μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)具有良好的實時性、可擴展性和可移植性，為進一步的嵌入式應(yīng)用打下基礎(chǔ)。Rijndael 算法的實現(xiàn)分為三大模塊：密鑰擴展、加密和解密模塊，其結(jié)果可作為API函數(shù)，在嵌入式加密應(yīng)用軟件編程中直接調(diào)用。 本文對基于 ARM 的 Rijndael 算法的應(yīng)用進行了探討，給出了基于ARM微處理器與Rijndael算法的IC卡數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)的設(shè)計方案，并提出了三種密鑰安全管理方案，經(jīng)比較重點描述了“一卡一密、一次一密”的密碼管理思想。該方法能夠保證每張 IC 卡每次用來存儲重要數(shù)據(jù)時的初始密鑰都是隨機的，在一定程度上增加了破譯難度，提高了安全性。 在結(jié)論中闡述了尚需進一步解決的問題以及下一步的工作內(nèi)容。
標(biāo)簽： ARM 數(shù)據(jù)加密 應(yīng)用研究 算法
上傳時間： 2013-07-06
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遙感圖像是深空探測和近地觀測所得數(shù)據(jù)的重要載體，在軍事和社會經(jīng)濟生活領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由于遙感圖像數(shù)據(jù)量巨大，它的存儲和傳輸已成為遙感信息應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。圖像壓縮編碼技術(shù)能降低圖像冗余度，從而減小圖像的存儲容量和傳輸帶寬，它的研究對于遙感圖像應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。CCSDS圖像壓縮算法是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)提出的圖像數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法復(fù)雜度較低，并行性好，適合于硬件實現(xiàn)，能實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的實時處理，從而廣泛應(yīng)用于深空探測和近地觀測。對于直接關(guān)系到軍事戰(zhàn)略、經(jīng)濟建設(shè)等方面的遙感圖像的傳輸，必須對它進行加密處理。AES加密算法是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)于2000年發(fā)布的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，它不但能抵抗各種攻擊，保證加密數(shù)據(jù)的安全性，而且易于軟件和硬件實現(xiàn)。本論文對CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法進行了研究，完成的主要工作包括： (1)研究了CCSDS圖像壓縮算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的編解碼器，并與SPIHT算法和JPEG2000算法的性能進行了比較。 (2)研究了AES加密算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的加解密器。 (3)介紹了實現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法的FPGA設(shè)計所選擇的軟件開發(fā)工具、開發(fā)語言和硬件開發(fā)平臺。 (4)給出了CCSDS編碼器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 (5)給出了AES加密器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 本文設(shè)計的CCSDS圖像壓縮和AES加密FPGA系統(tǒng)運用了流水線設(shè)計、高速內(nèi)存設(shè)計、模塊并行化設(shè)計和模塊串行化設(shè)計等技術(shù)，在系統(tǒng)速度和資源面積上取得了較好的平衡，達到了預(yù)期的設(shè)計目的。
上傳時間： 2013-07-15
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本文以星載圖像數(shù)據(jù)的壓縮與加密為背景，對CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括： (1)實現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法的C程序，并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領(lǐng)域做了簡單的對比； (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進行了改進。實驗結(jié)果表明，改進后的算法在提升算法性能的同時，降低了算法的復(fù)雜度； (3)研究了AES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，并實現(xiàn)了該算法的C程序； (4)用VerilogHDL語言實現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法的編碼器； (5)在FPGA硬件平臺上，驗證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)技術(shù)的不斷融合，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展。本文以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)為背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系統(tǒng)及其在加密解密模塊中的應(yīng)用。 本文在介紹了嵌入式系統(tǒng)和硬件實現(xiàn)Rijndael算法的研究現(xiàn)狀之后，簡要概述了Rijndael加密算法的結(jié)構(gòu)、輪變換、密鑰擴展和該加密模塊選用Rijndael算法的原因以及ARM系列微處理器選型和S3C44BOX芯片體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)板平臺的選擇和板上主體硬件電路等相關(guān)內(nèi)容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的一般要求，本文設(shè)計了一個基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模塊。該加密模塊采用了32位高性能ARM微處理器S3C44BOX為硬件核心，并以嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II為軟件平臺，在ARM ADS1.2環(huán)境下進行系統(tǒng)軟件開發(fā)。該加密模塊充分地利用了ARM微處理器性能高、功耗低和成本低的優(yōu)勢以及發(fā)揮了μC/OS-II可移植性好、穩(wěn)定性和可靠性高的優(yōu)點。 本文重點論述了嵌入式加密模塊BootLoader文件的裝載、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微處理器的μC/OS-II移植及應(yīng)用軟件部分中任務(wù)和模塊的流程設(shè)計。在該加密模塊應(yīng)用軟件設(shè)計部分中，對各個任務(wù)的創(chuàng)建、定義、優(yōu)先級設(shè)置和事件的定義、對文件的操作進行了設(shè)計，并且按照系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程描述了模塊所有任務(wù)和部分子模塊的功能。
標(biāo)簽： ARM COS 嵌入式 加密系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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本論文討論的是如何對符合DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)中的MPEG2圖像實現(xiàn)底層硬件的實時加/解密.數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)是某公司研發(fā)的符合DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的實時圖像語音無線傳輸系統(tǒng),通過對實時采集的圖像等信息的發(fā)射與接收實現(xiàn)對遠程現(xiàn)場的無線監(jiān)控.為了保證圖像數(shù)據(jù)在傳輸中的保密性,設(shè)計了基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統(tǒng).該系統(tǒng)由加/解密算法模塊和密鑰管理模塊組成.加/解密算法模塊完成發(fā)射機及接收機中的實時數(shù)據(jù)流的加/解密,該模塊是基于FPGA的,采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)DES(Dara Encryption Standard)算法,實現(xiàn)了對MPEG2 TS流的硬件加/解密.密鑰管理模塊完成加/解密模塊的密鑰產(chǎn)生、管理、控制、輸入等功能.本論文首先介紹了密碼學(xué)的基本知識及幾種典型的加密體制和算法.接著介紹了DVB-T數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu).然后對圖像加解密器的系統(tǒng)設(shè)計原理及實現(xiàn)做了詳細介紹.在此基礎(chǔ)上,介紹了FPGA中的加密算法的仿真及實現(xiàn)和密鑰管理模塊的實現(xiàn).最后介紹了系統(tǒng)的硬件電路和整個系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試.本人的工作主要包括:1.查閱資料,了解密碼學(xué)及DVB系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域知識.2.根據(jù)項目要求設(shè)計基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統(tǒng)方案.3.基于FPGA完成MPEG2圖像的底層硬件加密及解密邏輯程序設(shè)計,并設(shè)計各個控制程序和驅(qū)動.4.設(shè)計系統(tǒng)原理圖及電路板,完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試和與全系統(tǒng)的聯(lián)調(diào).
上傳時間： 2013-06-30
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利用混沌的對初值和參數(shù)敏感、偽隨機以及遍歷等特性設(shè)計的加密方案,相對傳統(tǒng)加密方案而言,表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能,尤其在快速置亂和擴散數(shù)據(jù)方面.目前,大多數(shù)混沌密碼傾向于軟件實現(xiàn),這些實現(xiàn)方案中數(shù)據(jù)串行處理且吞吐量有限,因而不適合硬件實現(xiàn).該論文分別介紹了適合FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)并行實現(xiàn)的序列密碼和分組密碼方案.序列密碼方案,對傳統(tǒng)LFSR(線性反饋移位寄存器)進行改進,采用非線性的混沌方程代替LFSR中的線性反饋方程,進而構(gòu)造出基于混沌偽隨機數(shù)發(fā)生器的加密算法.分組密碼方案,從圖像置亂的快速性考慮,將兩維混沌映射擴展到三維空間;同時,引入另一種混沌映射對圖像數(shù)據(jù)進行擴散操作,以有效地抵抗統(tǒng)計和差分攻擊.對于這兩種方案,文中給出了VHDL(硬件描述語言)編程、FPGA片內(nèi)功能模塊設(shè)計、加密效果以及硬件性能分析等.其中,序列密碼硬件實現(xiàn)方案,在不考慮通信延時的情況下,可以達到每秒61.622兆字節(jié)的加密速度.實驗結(jié)果表明,這兩種加密算法的FPGA實現(xiàn)方案是可行的,并且能夠得到較高的安全性和較快的加密速度.
標(biāo)簽： FPGA 混沌 加密芯片 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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該論文介紹加密算法及如何給數(shù)字圖像文件加密，比較適合密碼學(xué)的初入門者學(xué)習(xí)與交流。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：czl10052678
加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術(shù)的不斷進步,原有的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)算法及其變形的安全強度已經(jīng)難以適應(yīng)新的安全需要,其實現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應(yīng)用需求.在未來的20年內(nèi),高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn).高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法是采用對稱密鑰密碼實現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應(yīng)性強,性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強.存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴展的詳細編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細論述了分組密碼的兩種運算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理,重點論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計思想,論述了高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法的FPGA設(shè)計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實現(xiàn)進行了詳細論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應(yīng)性.
上傳時間： 2013-06-20
上傳用戶：fairy0212
隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設(shè)計優(yōu)勢,特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟地實現(xiàn)安全性支持.FPGA是實現(xiàn)設(shè)計靈活性和功能升級的關(guān)鍵,對于容錯、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實現(xiàn),即用FPGA實現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對3DES算法及IDEA、MD5算法的實現(xiàn)進行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢,并重點說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強,速度也非常快,但目前價格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價格低廉,產(chǎn)品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對這些器件特性做相應(yīng)說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計要點及關(guān)鍵部分的設(shè)計.
上傳時間： 2013-04-24
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