基于STM32的无线通信系统数据加密技术研究

发布时间：2017-09-05 15:17

  本文关键词：基于STM32的无线通信系统数据加密技术研究

  更多相关文章： SM4算法 嵌入式系统 无线通信安全

【摘要】：随着计算机和通信技术的进步,嵌入式系统发展迅速,并在各行各业中得到普及。嵌入式系统与无线网络技术的结合增强了嵌入式系统设备之间信息交换的能力,为实现智能环境监控、工业远程控制等技术提供了便利。因此,在嵌入式设备间确保信息的安全传输,就显得十分重要。SM4分组算法是我国第一个用于无线局域网领域的国家密码算法。算法易于软、硬件实现,适合应用在嵌入式设备上。SM4算法虽然在理论上有很高的安全性,但不少研究表明其仍存在被攻击的可能。为了提升SM4算法的安全性,本文对算法中S盒应用和密钥生成方式进行改进,将轮函数中使用的单个S盒修改为两个S盒交替,将密钥扩展函数中使用的系统参数修改为随机确定参数。在软件和嵌入式系统平台上实现提升算法的加密及解密,并从密文安全性和算法效率的角度将提升的算法与常用于嵌入式系统的AES算法作对比、分析。结果表明,提升后的SM4算法以稍长于原算法的加密时间为代价提高算法的复杂度。本文针对嵌入式系统通信安全的问题,设计了基于STM32和μC/OS-II系统的嵌入式加密方案。采用软件方式实现提升的SM4算法并移植在嵌入式系统上实现;对系统发送和接收终端进行功能设计。发送终端负责信息加密处理和无线发送。接收终端包括近距离通信的嵌入式设备和远程通信的PC机终端,负责接收密文的处理。经测试,本文设计的系统实现了无线通信环境中嵌入式系统设备安全通信的功能,既能够保证近距离的通信安全,也解决了远程无线通信的安全问题,同时本系统可根据实际需求进行改进和扩展。
【关键词】：SM4算法 嵌入式系统 无线通信安全
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TN918.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 嵌入式无线通信系统研究现状9-11
• 1.2.2 加密技术研究现状11-12
• 1.3 主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 SM4算法原理14-26
• 2.1 密码学基础14-17
• 2.1.1 基本概念及分类14
• 2.1.2 分组密码算法14-16
• 2.1.3 加密算法实现方式16-17
• 2.2 SM4加密算法17-21
• 2.2.1 SM4算法基础17-18
• 2.2.2 加密过程18-20
• 2.2.3 密钥扩展过程20-21
• 2.3 SM4算法安全性分析21-22
• 2.4 SM4算法的提升22-25
• 2.4.1 SM4算法优化方向22-23
• 2.4.2.本文提出的改进方法23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 无线通信系统硬件设计26-34
• 3.1 系统硬件设计26-29
• 3.1.1 系统硬件设计需求26-27
• 3.1.2 系统硬件设计方案27-29
• 3.2 STM32选型29-30
• 3.2.1 STM32微处理器29-30
• 3.2.2 STM32开发平台30
• 3.3 无线模块选型30-33
• 3.3.1 GPRS网络模块30-31
• 3.3.2 2.4G无线模块31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 无线通信系统软件设计34-56
• 4.1 系统软件设计开发环境34-35
• 4.1.1 STM32软件设计环境34
• 4.1.2 上位机软件开发环境34-35
• 4.2 μC/OS-II及FATFS文件移植35-39
• 4.2.1 μC/OS-II系统移植35-38
• 4.2.2 FATFS文件系统移植38-39
• 4.3 系统软件设计39-54
• 4.3.1 发送终端软件设计40-49
• 4.3.2 近距离接收端软件设计49-53
• 4.3.3 远程接收端界面设计53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 系统测试与结果分析56-70
• 5.1 加密算法的软件测试56-63
• 5.2 无线通信的软件测试63-65
• 5.3 系统总体性能测试65-69
• 5.4 本章小节69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士期间发表的学术论文76-78
• 致谢78-79
• 详细摘要79-81

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本文编号：798715