基于低功耗处理器的数字签名研究与实现

发布时间：2017-05-04 05:03

  本文关键词：基于低功耗处理器的数字签名研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息科技的发展,信息安全越来越成为我们所关注和需要提高的问题。数字签名技术作为一个重要的信息安全手段,已经有着非常广阔的应用。然而现今的数字签名应用大多数都是基于计算机、手机环境,对于单片机、嵌入式系统等低功耗处理器环境的应用却非常少。随着物联网的发展,基于低功耗处理器的数字签名应用将是越来越迫切。基于低功耗处理器的数字签名应用将会用于各种各样的场景,包括军事中相关信息采集获取,商业的一些机密信息网络、个人医疗服务网络等等。 本文的主要工作和创新点：研究和分析数字签名常见算法,选择基于低功耗处理器的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA);在基于低功耗处理器的特殊环境中,对大整数结构进行研究设计,通过以数组表示形式对大整数进行结构设计,对四则运算,模余运算,模逆运算进行研究和设计；通过引入随机数k的特定环境对椭圆曲线标量乘法进行改进；最后通过引入加密算法对数字签名算法进行改进优化,这样既保证了信息的保密性,同时也优化了数字签名算法,使其更好的应用于低功耗处理器,提高数字签名的运算效率。 本论文对基于低功耗处理器的数字签名应用场景进行研究和分析后,设计了数字签名应用框架,最后选择STM32F103RCT6处理器,无限发送芯片HC-12,温湿度传感器DHT-11,然后利用c语言进行了数字签名demo的实现。这一实现过程包括温湿度信息的采集,数字签名、加密,无限发送芯片发送信息,服务端接收信息,解密,验证。这整个过程就是基于低功耗处理器的数字签名的具体实现,为后续的数字签名在低功耗处理器应用提供了理论依据和实现基础。
【关键词】：数字签名 低功耗处理器 STM32 大整数 ECDSA
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918.91;TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.3 主要研究内容12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第二章 基于低功耗处理器的数字签名理论14-22
• 2.1 数字签名基本理论14-18
• 2.1.1 数字签名原理14-15
• 2.1.2 数字签名算法介绍15-16
• 2.1.3 数字签名各算法的分析比较和选择16-18
• 2.2 椭圆曲线基本理论18-20
• 2.2.1 椭圆曲线的定义18-19
• 2.2.2 椭圆曲线的运算规则19-20
• 2.3 椭圆曲线标量乘法基本理论20-21
• 2.3.1 椭圆曲线标量乘法运算20
• 2.3.2 标量乘法的阶20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于低功耗处理器的数字签名及其相关算法研究和设计22-43
• 3.1 数字签名中大整数的研究和设计22-32
• 3.1.1 大整数的结构设计22-24
• 3.1.2 大整数四则运算的设计24-25
• 3.1.3 大整数模余运算的设计25-31
• 3.1.4 大整数模逆运算的设计31-32
• 3.2 椭圆曲线标量乘法算法的改进32-37
• 3.2.1 椭圆曲线标量乘法分析32
• 3.2.2 椭圆曲线标量乘法各算法比较分析32-34
• 3.2.3 基于随机数k的标量乘法改进34-35
• 3.2.4 改进的标量乘法的测试分析35-37
• 3.3 数字签名算法的改进37-42
• 3.3.1 数字签名算法研究37-38
• 3.3.2 加密算法研究38-39
• 3.3.3 结合加密算法对数字签名算法的改进39-41
• 3.3.4 改进的数字签名算法的测试分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于STM32的数字签名实现43-65
• 4.1 基于低功耗处理器的数字签名总体框架设计43-46
• 4.1.1 数字签名应用场景的研究43-45
• 4.1.2 数字签名的框架设计45-46
• 4.2 基于STM32的数字签名架构和平台环境研究46-54
• 4.2.1 低功耗处理器的选择46-47
• 4.2.2 低功耗处理器的选择47-50
• 4.2.3 温湿度传感器DHT-11的研究分析50-52
• 4.2.4 基于STM32的数字签名架构的研究分析52-54
• 4.3 基于STM32的数字签名实现54-61
• 4.3.1 客户端的设计和实现54-56
• 4.3.2 服务端的设计和实现56-58
• 4.3.3 加密解密的实现58-59
• 4.3.4 数字签名的实现59-61
• 4.4 基于STM32的数字签名测试与分析61-64
• 4.4.1 基于STM32的数字签名测试数据61-62
• 4.4.2 基于STM32的数字签名数据分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 论文主要工作65-66
• 5.2 下一步工作计划66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：344412