流密码在ARM嵌入式系统中的应用与研究

发布时间：2017-05-13 20:16

  本文关键词：流密码在ARM嵌入式系统中的应用与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在物流业领域中，电子密码锁运用电子电路控制机械部分，避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题，还增加了报警声，大大提高了密码锁的防盗功能。但是这样的电子密码锁因内置静态密码很容易遭非法手段分析进行破解，以至于在安全性很高的要求下不能满足用户的要求。 ARM处理器的可移植性强，，性能优越、功耗低，低端使用时可以被看作是一个级别高的单片机，高端功能则可以比拟成一台PC机。目前有很多的嵌入式系统选择单片机当作系统的中央处理器，但是这样的系统只能向用户提供简单的人机界面，性能不优越，完善空间有限，所以基于ARM嵌入式系统有极大的研究价值。 论文以当前的电子安全密码锁为研究背景和以ARM嵌入式系统作为硬件实现平台，探索并研制了一套区别于传统模式的动态密码锁系统。该系统提出了一种把GPS模块输出的动态数据作为开锁密码并且通过3G模块传输数据，还融合了可以实时监控货物的服务中心，全面提高了动态密码锁的安全性能。经过测试，系统可以正常的工作，且效果显著。 研究内容主要包括以下三个方面： (1)深入研究了流密码和ARM嵌入式系统理论，为电子安全关锁系统的数据加密和支撑平台提供了坚实的基础。论文详细阐述了嵌入式系统；流密码的加解密原理以及流密码与分组密码的区别；密码分析方法；Trivium算法等。 (2)深入研究了现有电子密码锁静态开锁密码容易泄露的缺陷，探索并研制一套区别于传统模式电子密码锁的动态密码锁系统。该方法通过GPS数据作为开锁密码随时间变化的解决方案，并使用3G技术使其通信，还融合了可以实时监控货物的服务中心，此方案不仅解决了现有密码锁的缺陷还有效的提高了安全性。主要详细介绍了服务器端、3G模块通信、动态密码锁以及解锁终端的设计与实现。 (3)针对安全关锁的安全问题，研究了现有密码算法的优缺点，为了提高系统的安全性最终选用Trivium算法为加密算法，并设计了安全锁的时序图，包括上锁过程、动态密码锁更新过程、解锁过程，最后对系统安全性做出了分析。 最后，对全文的工作进行了总结，并指出下一步的研究方向。
【关键词】：流密码 ARM嵌入式系统 动态密码 3G
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS914.211.7;TP368.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 论文研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 密码技术12-13
• 1.2.2 电子关锁系统13-14
• 1.2.3 ARM 嵌入式系统14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 1.4 论文组织结构15-16
• 第二章 预备知识16-28
• 2.1 嵌入式系统16-19
• 2.1.1 嵌入式系统简介16
• 2.1.2 嵌入式系统的组成16-18
• 2.1.3 3G 模块介绍18
• 2.1.4 GPS 模块介绍18-19
• 2.1.5 交叉编译环境简介19
• 2.2 流密码的基本原理19-27
• 2.2.1 流密码的加解密原理20
• 2.2.2 流密码的分类20-24
• 2.2.3 流密码与分组密码的区别24-25
• 2.2.4 密码分析方法25-27
• 2.2.4.1 密码分析方法25-26
• 2.2.4.2 流密码的分析方法26-27
• 2.3 小结27-28
• 第三章 基于 ARM 嵌入式系统安全关锁的安全设计28-40
• 3.1 加密算法的选择28-30
• 3.2 Trivium 简介30-32
• 3.3 能量攻击32-33
• 3.4 能量模型33
• 3.5 安全关锁的时序图33-37
• 3.5.1 上锁过程35
• 3.5.2 动态密码更新过程35-36
• 3.5.3 解锁过程36-37
• 3.6 系统的安全设计37-40
• 3.6.1 系统安全流程设计37-39
• 3.6.2 系统安全性分析39-40
• 第四章 基于 ARM 嵌入式系统安全关锁的设计40-77
• 4.1 服务器端的设计与实现40-50
• 4.1.1 系统概述41-42
• 4.1.2 功能概述42-44
• 4.1.3 系统设计与实现44-50
• 4.1.3.1 管理员登录模块44-45
• 4.1.3.2 监听模块45-46
• 4.1.3.3 系统管理模块46-47
• 4.1.3.4 地图操作模块47-48
• 4.1.3.5 数据查询模块48-49
• 4.1.3.6 数据库设计49-50
• 4.2 3G 模块通信的设计与实现50-55
• 4.2.1 3G 上网卡原理50
• 4.2.2 Linux 内核支持华创 3G 模块的驱动架构50-52
• 4.2.3 设备识别52-53
• 4.2.4 USB 3G 模块驱动分析53
• 4.2.5 拨号程序移植53-55
• 4.3 动态密码锁的设计与实现55-70
• 4.3.1 关锁处理设计与实现56-58
• 4.3.2 数据采集设计与实现58
• 4.3.3 密码更新设计与实现58-59
• 4.3.4 开锁处理设计与实现59-62
• 4.3.5 系统测试62-70
• 4.3.5.1 上锁处理测试62-65
• 4.3.5.2 数据采集测试65-66
• 4.3.5.3 密码更新测试66-67
• 4.3.5.4 开锁处理测试67-70
• 4.4 解锁终端的设计与实现70-77
• 4.4.1 数据规范70-71
• 4.4.1.1 发送数据的生成方法70-71
• 4.4.1.2 其他规范71
• 4.4.2 解锁终端相关时序图71-72
• 4.4.3 Android 调用 C 程序72-74
• 4.4.3.1 JNI 接口的设计72-73
• 4.4.3.2 使用 C 实现本地方法73
• 4.4.3.3 编译共享库模块73-74
• 4.4.3.4 在 Android 工程中使用74
• 4.4.4 功能实现74-77
• 第五章 结论与展望77-78
• 5.1 结论77
• 5.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 杨文峰;几类流密码分析技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

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本文编号：363528