高性能硬盘加密卡研究与实现

发布时间：2021-04-16 12:01

　　在信息化时代,移动硬盘具有存储容量大、价格便宜等优点,是社会主流存储介质。因此,为移动硬盘提供一套简单、实用的安全机制是有重要意义的。硬盘数据加密方式分为两种:软件加密方案和硬件加密方案。硬件加密具有安全系数高、加密速度快、操作系统资源占用少等优先。与国外相比,国内关于硬盘加密卡技术研究起步较晚且不够成熟。本文研制的硬盘加密卡采用的主控芯片集成了AES硬件核、USB核、SATA核和DBUF核。外围电路设计和软件设计都相对较精简,外围电路除主控芯片外,只需外扩用户输入模块、硬盘卡状态显示模块和电源管理模块;软件设计固件包括USB核固件、AES核固件、SATA核固件、密钥管理固件、DBUF核固件、按键和LED控制固件。USB核固件包括USB控制传输固件和USB批量传输固件。密钥管理固件包括密钥生成固件、密钥存储固件、密钥验证固件和密钥更换固件。其中本硬盘加密卡采用三级密钥管理方案,结合动态密钥更新和AES算法加密的安全性,实现复杂度低、安全系数高的密钥管理。最后对AES加解密数据及密钥生成、存储的正确性,硬盘加密卡速度,按键、LED管理和密钥的验证、修改和复位功能进行测试。测试结果表明,本... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表示16字节密钥，10轮AES加解密流程图

图 2.2 正向 S 盒映射矩阵 图 2.3 逆向 S 盒映射矩阵（3）轮密钥加首先把 16 字节的明文放入 4×4 的矩阵 State 中，摆放顺序跟初始密钥的摆放顺序一样。过 State 矩阵与密钥的异或来完成轮密钥加。当对明文数据进行加密时，需要对每轮的输入据与轮密钥异或一次。当对加密数据进行解密时，需要把加密数据再异或上该轮密钥。

图 2.2 正向 S 盒映射矩阵 图 2.3 逆向 S 盒映射矩阵（3）轮密钥加首先把 16 字节的明文放入 4×4 的矩阵 State 中，摆放顺序跟初始密钥的摆放顺序一样。过 State 矩阵与密钥的异或来完成轮密钥加。当对明文数据进行加密时，需要对每轮的输入据与轮密钥异或一次。当对加密数据进行解密时，需要把加密数据再异或上该轮密钥。

【参考文献】：
期刊论文
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[9]基于AES算法的磁盘加密设计与实现[J]. 王斌,李鹤.  计算机安全. 2012(08)
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硕士论文
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[4]基于FPGA的USB3.0HUB的设计与实现[D]. 占杨林.北方工业大学 2011
[5]SATA固态盘传输与应用层的实现[D]. 周文.华中科技大学 2011
[6]基于FPGA的SATAⅡ协议研究与实现[D]. 高志.湖南大学 2009
[7]SATA协议分析及其FPGA实现[D]. 唐纯杰.湖南大学 2009
[8]基于公开密钥基础设施信息安全系统研究和设计[D]. 汪学舜.武汉理工大学 2004
[9]基于DES算法的硬盘加密设计与实现[D]. 张开来.西北工业大学 2003



本文编号：3141387