分区加密的固态硬盘设计与实现

发布时间：2021-06-11 13:03

　　固态硬盘（SSD）作为一种新兴的大容量存储设备,近年来凭借其速度快、体积小、重量轻、抗震性强、功耗低等优势迅速取代机械硬盘,成为新一代硬盘存储技术的代表,广泛应用于各个领域。然而固态硬盘数据以明文存储且没有身份认证保护,极容易受到信息泄露和篡改的威胁。在此背景下,本文设计了一款分区加密固态硬盘,实现全盘数据存储AES算法加密和身份认证双重保护。本文所设计分区加密固态硬盘采用杭州华澜微科技有限公司自主研发SATA3.0控制器芯片S686作为主控,以嵌入式多媒体卡（eMMC）作为存储介质,在此基础上完成了硬盘的整体架构。本文还详细介绍了分区加密固态硬盘的软件设计和实现,主要包括固件设计、绝对隐藏区FAT32文件系统设计和应用程序设计。固件设计中实现了 eMMC存储的控制、设备绑定、身份认证、密码修改以及全盘数据加密,绝对隐藏区FAT32文件系统主要基于FATFS文件系统设计,将对绝对隐藏区的文件读写通过私有文件操作接口实现,应用程序基于Windows操作系统开发,配合固件完成身份认证、密码修改和绝对隐藏区可视化管理等功能。为了满足多样化需求和进一步提升安全性,本文所设计固态硬盘存储空间分为... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＳＡＴＡ协议层级结构图??

图２．２ＡＥＳ加密流程??（１）字节代替??状态矩阵Ｓｔａｔｅ中字节高４位所转换的１６进制值作为与Ｓ盒［４１增换元素的行号，状态矩??阵Ｓｔａｔｅ中字节低４位所转换的１６进制值作为替换元素的列号

??图２．３和图２．４分别是正向Ｓ盒映射表和逆向Ｓ盒映射表。??｜〇｜ｉ｜２｜３｜４｜５｜６｜７｜８｜９｜ａ｜ｂ｜ｃ｜ｄ｜ｅ｜？￣［?丨０丨?１丨２丨３丨４｜５?丨?６｜７！ｓ｜９Ｕ｜ｂ｜ｃ｜ｄ｜ｅ｜ｆ??７７?ＦＥＤ７?ＡＢ?７６?３６?ＭＭＳｉＥｌＤ７?ＦＢ??Ｘ＾８２＾７ＤＦＡ?５９?４７Ｆ０＾ＤｉＡ２

【参考文献】：
期刊论文
[1]SATA 3.0物理层设计与FPGA实现[J]. 杨亚涛,张松涛,李子臣,王培东,曲鸣.  计算机工程与应用. 2017(20)
[2]基于Ukey和LiveOS的加密硬盘安全认证方案[J]. 徐欣,陈锦飞.  杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]论大数据时代信息安全的新特点与新要求[J]. 王世伟.  图书情报工作. 2016(06)
[4]一种加密硬盘的身份鉴别和密钥保护方案[J]. 谷双双,夏鲁宁,贾世杰.  密码学报. 2016(02)
[5]基于FPGA的SATA主机端控制器链路层发送模块设计[J]. 张庆顺,刘赞,郭宝增,张锁良.  河北大学学报(自然科学版). 2016(02)
[6]AES算法的安全性研究[J]. 夏宇翔.  物联网技术. 2014(07)
[7]基于FPGA的SATAII协议物理层实现[J]. 叶勃宏.  电子科技. 2014(06)
[8]基于SD卡的FATFS文件系统的研究与应用[J]. 崔鹏伟,闫学文.  工业控制计算机. 2013(11)
[9]基于FPGA的AES核设计[J]. 韩津生,林家骏,周文锦,叶建武.  计算机工程与科学. 2013(03)
[10]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)

硕士论文
[1]分区加密SD存储盘的设计与实现[D]. 张雪.杭州电子科技大学 2016
[2]AES算法的硬件优化实现及应用研究[D]. 郑行.厦门大学 2014
[3]基于FAT32文件系统的安全存储方案[D]. 夏昀.上海交通大学 2013
[4]基于eMMC存储系统性能的研究与优化[D]. 胡文文.北京邮电大学 2012
[5]基于固态硬盘加密方法的研究[D]. 王亮.华中科技大学 2011
[6]RAID系统存储加密的研究与设计[D]. 张乐.华中科技大学 2008



本文编号：3224587