PCI密码卡的设计与实现

发布时间：2020-11-09 03:27

　　 当前计算机网络发展迅速,有关计算机网络上的信息安全及可靠传输已经成为人们关注的焦点。密码技术也成为网络安全和信息安全等领域一个十分重要的内容。同时中国相关法律明确规定网络安全相关产品,特别是密码类相关产品要立足于我国自主知识产权。密码卡作为密码类产品中的一个十分重要的产品类型,所以开发基于国内专用算法的密码卡是非常必要的。 论文介绍了基于PC机的PCI总线密码卡设计和实现方法,在已实现的密码卡中实现了大于12MB/s的加解密速率,并实现了SM1算法流水处理,除了介绍基于PCI总线协议的硬件结构和安全性设计以外,本文还着重论述密码卡WDM驱动技术,以及密码卡相关的应用测试。 在本论文中,首先简要介绍密码卡利用计算机PCI总线的速度(传输速率可高达133MHz)来完成数据的高速加解密,硬件由FPGA接口模块、控制模块、加解密算法实现模块、重要信息储存模块和智能IC卡模块五部分组成。 论文还实现了密码卡在windows和linux下的驱动程序,首先介绍了Windows下关于WDM驱动的结构,以及DDK开发WDM驱动程序的实现细节,并结合实例,介绍了中断、DMA和完整的IRP处理流程的实现。论文还介绍了基于Linux系统下驱动程序的关键模块和密码卡在Linux系统下的驱动实现细节。论文还在提高密码卡驱动程序处理效率也提出了一些新的尝试,并取得了一定的成效。 PCI密码卡全部功能都已实现,并且通过了国家密码局的鉴定,作为一个成熟的产品推向市场。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：TP309
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文结构安排
    1.4 PCI密码卡概述
2 密码卡的硬件电路设计
    2.1 密码卡的硬件系统结构
    2.2 密码卡硬件模块设计
        2.2.1 FPGA模块实现
        2.2.2 SMl密码算法实现
        2.2.3 控制模块实现
        2.2.4 非对称密码算法实现
        2.2.5 SRAM芯片
        2.2.6 智能IC卡
    2.3 密码卡安全性实现
        2.3.1 密钥管理
        2.3.2 硬件安全性
        2.3.3 软件安全性
3 驱动程序设计
    3.1 Windows驱动实现
        3.1.1 驱动工具的选取
        3.1.2 WDM驱动程序基本结构
        3.1.3 密码卡驱动程序实现
        3.1.4 驱动程序的安装
    3.2 linux驱动实现
        3.2.1 linux驱动程序的关键模块处理
        3.2.2 密码卡linux驱动程序实现
    3.3 提高驱动效率的方法
        3.3.1 多进程、多IRP队列实现
        3.3.2 CPU亲和性
4 密码卡软件和硬件综合测试
    4.1 测试对象
    4.2 测试环境
    4.3 测试条件
    4.4 测试方法、内容和结果
        4.4.1 硬件检测
        4.4.2 功能检测
        4.4.3 性能检测
        4.4.4 密码算法正确性检测
        4.4.5 安全性检测
5 总结与展望
    5.1 本文主要工作总结
    5.2 课题关键技术与创新点
        5.2.1 关键技术
        5.2.2 创新点
    5.3 今后研究方向
参考文献
致谢
个人简历及在校期间发表的学术论文和参与科研情况

【参考文献】

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1 袁亮;古天祥;徐三林;;基于PCI总线的数据加密卡及驱动程序设计方法[J];电子测量与仪器学报;2005年06期

2 杜欣 ,马秦生;PCI传输卡的WDM驱动程序设计[J];电子技术应用;2003年12期

3 严迎建;徐金甫;徐劲松;李伟;;一种基于FPGA的PCI加密卡设计[J];电子技术应用;2007年06期

4 姜明华,周敬利,黄晓涛;Linux下加密卡驱动程序的开发与性能分析[J];计算机工程;2004年16期

5 江勇;万秋华;;基于PCI9054的PCI高速通信接口实现[J];微计算机信息;2009年17期

本文编号：2875813