基于自主标准的带加密算法标签芯片基带设计

发布时间：2021-12-18 22:44

　　射频识别（Radio Frequency Identification）技术是一项通过空间电场与磁场信号之间的耦合来对特定目标进行无线识别与信息传递的技术。其通信过程不需要物品之间有物理或者光学接触,无线接触这一优点使得其在实际应用中不受恶劣环境与天气的影响,此外,标签的高识别速度、大存储容量、可重复使用等诸多优点使得RFID技术被广泛应用于物流、交通、防伪、军事、医疗等多个领域。随着近年来移动支付、智能家居的迅速发展以及新型信息化战争的兴起,RFID系统的安全问题日益凸显,一旦发生信息泄露,将造成严重的损失。因此,增强RFID系统的安全性对于该技术的大规模普及有着十分重要的意义。本文的设计目标是基于无源射频空口协议,将加密算法嵌入数字基带中,完成阅读器与标签之间的加密通信。在满足协议的基础上,通过逻辑综合和物理实现完成芯片的版图设计,实现设计的数字基带功耗比现有基带优化20%,面积优化5%。针对符合我国2011年颁布的空口标准《军用射频识别空中接口第一部分:800/900MHz》的安全标签芯片,在深入分析安全鉴别和安全通信协议的基础上,对比分析了多种关键加密算法,基于流水线结构和循环...

【文章来源】： 西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究内容与成果
    1.4 论文组织结构
第二章 射频识别空口协议与标签芯片低功耗设计方法
    2.1 射频识别系统构架
    2.2 射频识别空口协议及标准分析
        2.2.1 阅读器到标签前向链路
        2.2.2 标签到阅读器反向链路
        2.2.3 读写器与标签通信链接时序
        2.2.4 安全鉴别与安全通信协议
    2.3 标签芯片低功耗设计方法
        2.3.1 标签芯片前端电路的低功耗设计方法
        2.3.2 标签芯片后端电路的低功耗设计方法
    2.4 小结
第三章 面向无源RFID安全芯片的SM4加密算法优化设计
    3.1 设计目标
    3.2 SM4加密算法分析
    3.3 SM4加密算法优化设计
        3.3.1 不同实现架构下SM4算法功耗和面积对比
        3.3.2 不同工艺库下SM4算法功耗和面积对比
        3.3.3 门控时钟对SM4加密算法功耗影响对比
    3.4 SM4加密模块仿真验证
    3.5 小结
第四章 嵌入SM4加密算法的无源RFID安全芯片基带设计
    4.1 嵌入SM4加密算法的安全芯片基带架构设计
    4.2 嵌入SM4加密算法的安全芯片基带各模块设计
    4.3 嵌入SM4加密算法的安全芯片基带仿真验证与结果分析
    4.4 嵌入SM4加密算法的安全芯片基带逻辑综合与结果分析
        4.4.1 工艺库设置
        4.4.2 设计约束设置
        4.4.3 编译策略选择
        4.4.4 逻辑综合结果与分析
    4.5 小结
第五章 无源RFID安全芯片物理设计与验证
    5.1 无源RFID安全芯片物理实现
    5.2 无源RFID安全芯片静态时序分析
    5.3 无源RFID安全芯片整体版图设计
    5.4 无源RFID安全芯片的验证与结果分析
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网中超轻量级RFID电子票据安全认证方案 [J]. 王悦,樊凯.  计算机研究与发展. 2018(07)
[2]基于多线耦合的互连串扰延时模型 [J]. 续朋,潘中良.  现代电子技术. 2018(12)
[3]Design of Wireless Energy-Harvested UHF WSN Tag for Cellular IoT [J]. LI Gang,XU Rui,LI Zhenbing,ZHOU Jie,LI Jian,WEN Guangjun.  ZTE Communications. 2018(01)
[4]物联网中增强安全的RFID认证协议 [J]. 李智聪,周治平.  信息网络安全. 2018(01)
[5]14 nm工艺下基于H-Tree和clock mesh混合时钟树的研究与实现 [J]. 高华,李辉.  电子技术应用. 2017(11)
[6]Identifying the Unknown Tags in a Large RFID System [J]. Yu Fu,Zhihong Qian,Xue Wang,Guiqi Liu.  中国通信. 2017(01)
[7]SM4分组密码算法综述 [J]. 吕述望,苏波展,王鹏,毛颖颖,霍利利.  信息安全研究. 2016(11)
[8]超深亚微米物理设计中天线效应的消除 [J]. 张智胜,吴秀龙.  半导体技术. 2012(06)
[9]数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术 [J]. 桑红石,张志,袁雅婧,陈鹏.  微电子学与计算机. 2011(04)
[10]三种编码摩尔状态机的低功耗设计仿真研究 [J]. 马广才,胡松,姚宗宝.  中国高新技术企业. 2011(03)

博士论文
[1]射频识别阅读器的研究与设计[D]. 韩益锋.复旦大学. 2005

硕士论文
[1]支持C类安全需求的自主协议UHF RFID标签芯片基带设计[D]. 程艳君.西安电子科技大学. 2018
[2]基于SMS4算法的标签基带设计与实现[D]. 高永亮.西安电子科技大学. 2014
[3]面向多核微处理器的低功耗设计及优化[D]. 王志强.国防科学技术大学. 2014
[4]UHF RFID电子标签芯片的低功耗物理设计与时钟树综合[D]. 李娜.西安电子科技大学. 2013
[5]YHFT-DX芯片的逻辑综合与物理设计[D]. 邢冬生.国防科学技术大学. 2012
[6]数字集成电路低功耗优化设计研究[D]. 蒋文栋.北京交通大学. 2008
[7]低功耗有限状态机的综合与优化研究[D]. 朱挺.浙江大学. 2004



本文编号：3543299