面向单片机及嵌入式系统的加密算法研究

发布时间：2021-12-10 10:42

　　随着网络技术和通信技术的迅速发展,现代社会正朝着信息化社会快速转型。单片机及嵌入式系统自问世以来就得到了社会各界广泛的关注,现如今它早已全面渗透到了人们的日常工作和生活中。在单片机及嵌入式系统中,信息的传递是非常频繁的,这其中甚至不乏很多机密信息。正因为如此,信息传递的安全问题才越发凸显得重要。加密算法是解决上述难题的有效方法,对所需要传递的信息进行加密处理,将其转换成密文并传递出去。除了信息传递的接收者,即便外界非法入侵截取了密文,得到的也只是一些毫无意义的乱码。加密算法有很多种,它们所适应的场所一般都不尽相同。本文加密面向的对象是单片机及嵌入式系统,那么首先就得寻找适应性高的算法。从算法的加密过程、实现难易以及安全性等方面综合考虑,本文最终选取的是AES算法。但标准的AES算法并非就是完美的,它自身也存在着不足,对其作出改进然后应用到单片机系统当中,这是本文研究的重点内容。本文分别从AES算法的种子密钥扩展、加解密结构以及S盒三个方面作出了改进。原种子密钥扩展算法存在着前后轮密钥关联性过强、易推导,密钥安全性不足的缺点,本文针对性地提出了三种优化方案;在算法结构上加密解密轮变换顺序... 

【文章来源】：湖北师范大学湖北省

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

改进前AES算法的仿真

图 5-2 改进后 AES 算法的仿真通过仿真结果可知，标准 AES 算法代码在单片机及嵌入式系统中所占据的空间大小为 6.025kb，其中密钥扩展函数代码执行所花费的时间为 45.46ms，而根据章节 4.1 中优化方案三改进后算法所占据的空间大小为 5.996kb，密钥扩展函数代码执行所花费的时间为 45.37ms。再结合表 4-2 可得结论，优化方案三的改进既提高了密钥的安全性，也减少了密钥扩展所花费的时间，同时还减小了算法代码在单片机及嵌入式系统中所占据的空间。仿真结果验证了理论分析，方案三的改进是比较成功的。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]密码学综述[J]. 丁云骢,李曦,王钰鹭.  四川水泥. 2017(03)
[4]浅谈单片机的历史应用及其发展前景[J]. 张彦玲.  现代农业. 2017(02)
[5]RSA加密解密算法的分析与实现[J]. 杨奕成.  通讯世界. 2017(02)
[6]信息安全视野下信息犯罪行为的规制研究[J]. 房琦,高德胜,贾晓旭.  情报科学. 2016(05)
[7]嵌入式固态存储系统ECC算法的研究与实现[J]. 张蕾,顾婉萱,刘娜,王卫江.  北京理工大学学报. 2015(01)
[8]一种AES算法中S盒和逆S盒替换的表达式方法[J]. 覃晓草,李树国.  微电子学与计算机. 2014(01)
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[10]AES算法中密钥扩展和列混合单元的可重构设计[J]. 高娜娜,宋丽华.  北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(04)

博士论文
[1]分组密码的密钥编排方案研究及单密钥攻击研究[D]. 黄佳琳.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]有限域上的置换多项式[D]. 周广良.南京师范大学 2017
[2]数据库分组加密算法的研究[D]. 黄玉蕾.西安科技大学 2008



本文编号：3532464