交通信号机的无线通信安全性研究

发布时间：2017-09-03 08:36

  本文关键词：交通信号机的无线通信安全性研究

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【摘要】：随着社会和经济的发展,交通拥堵问题日趋严重。智能交通系统是解决交通问题的重要手段,交通信号机是智能交通系统的重要组成部分。支持无线通信是交通信号机的发展趋势,但同时也存在着安全隐患。针对交通信号机无线通信面临的安全问题,本文搭建基于龙芯处理器的信号机系统平台,设计了相应的安全通信方案。本文主要的研究内容如下：(1)设计无线安全通信方案。分析信号机系统GPRS无线通信面临的问题,指出数据加密的必要性。针对信号机应用需求,结合现有安全通信方案特点,采用共享密钥取代第三方服务器结构,设计了简洁安全的无线通信方案。该方案采用AES和ECDSA算法。针对AES密钥扩展算法存在薄弱性,提出了改进方案以提高算法抵御攻击能力。(2)交通信号机平台搭建。在实验室的已有工作的基础上,设计基于龙芯处理器的信号机架构。完成了系统中的龙芯主控模块和车辆检测器模块的软硬件设计,以及信号机系统内部的CAN通信协议和应用层逻辑设计。(3)安全通信方案实现及分析。考虑到无线通信系统数据传输和系统通信报文的特点,在信号机上实现设计的通信方案并分析方案的安全性,包括签名过程和数据传输过程的安全,数据传输面临分组密码攻击分析。
【关键词】：GPRS 高级加密标准 密钥扩展算法 交通信号机 龙芯处理器
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外相关研究进展12-14
• 1.2.1 信号机技术的国内外发展状况12
• 1.2.2 无线通信安全的国内外研究状况12-14
• 1.3 研究目标与内容14-15
• 1.4 论文组织结构15-17
• 第2章 相关加密理论17-27
• 2.1 AES算法17-22
• 2.1.1 数学基础17-19
• 2.1.2 算法描述19-22
• 2.2 ECDSA算法22-27
• 2.2.1 数学基础22-23
• 2.2.2 算法描述23-27
• 第3章 无线安全通信方案设计27-39
• 3.1 信号机无线通信分析27-31
• 3.1.1 数据传输28-29
• 3.1.2 通信安全性分析29-31
• 3.2 无线安全通信方案设计31-33
• 3.3 AES密钥扩展算法改进33-37
• 3.3.1 算法改进33-35
• 3.3.2 实验分析35-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第4章 信号机平台搭建39-57
• 4.1 交通信号机系统39-40
• 4.1.1 基于龙芯处理器的交通信号机系统框架39-40
• 4.1.2 实验室已有工作基础40
• 4.2 硬件设计40-45
• 4.2.1 龙芯主控模块40-44
• 4.2.2 车辆检测器模块44-45
• 4.3 软件设计45-54
• 4.3.1 底层驱动45-46
• 4.3.2 CAN通信协议设计46-51
• 4.3.3 应用层设计51-54
• 4.5 本章小结54-57
• 第5章 无线安全通信方案实现及分析57-73
• 5.1 方案实现57-63
• 5.1.1 数据传输特点57
• 5.1.2 报文数据特点57-58
• 5.1.3 系统实现58-63
• 5.2 方案分析63-71
• 5.2.1 安全方案分析64-65
• 5.2.2 通信数据分析65-71
• 5.5 本章小结71-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 本文工作总结73
• 6.2 下一步工作和展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果81

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本文编号：783984