基于FPGA数据加密系统中信息传输可靠性研究.pdf

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1、中文摘要信息技术的发展极大地加速了全球信息化的进程，改变了人们的生活方式。而数据的安全性传输的问题也日益突出。信息安全作为一门新兴学科而日益受到重视。信息安全涉及到两个方面的问题：第一个就是保密性问题，由于信息在网络传输过程中容易被窃听，所以我们必须对要传输的数据进行加密，防止其泄露。数据加密技术是防止数据泄露的主要技术手段之一；第二个就是数据的完整性问题，其主要是为了保证在网络中传输的数据完整性，确保其不被修改。香农定理是信息论学科最重要理论基础之寸，其对信道编码技术提供了可行性的理论依据。本文首先介绍了密码学的基本理论和

2、信息论基本原理，阐述了经典密码学和现代密码学的加、解密原理。设计了A5／1流密码。阐述了信道编码技术的基本原理以及硬件实现的可行性，介绍了汉明码和CRC码的编解码方法及其FPGA设计。介绍了EDA相关知识和设计流程，详细阐述了数据加密系统的FPGA设计及其测试环节。并将上述的信道编码理论融入其中以提高信息传输的可靠性。论文最后阐述了散列算法的基本原理并从生日悖论角度证明了其可以作为报文鉴别系统算法，设计了基于散列算法的报文鉴别系统。为加密系统的信息安全、可靠的传输提供了一种解决方案。关键词：香农定理；信道编码；可靠性；散列算

3、法；报文鉴别黑龙江大学硕士学位论文AbstractInformationtechnologyhasgreatlyacceleratedtheglobalinformatizationprocessandaffectedonpeople’Slivesgreatly．Andthesecurityofdatatransmissionhasbecomemoreandmoreimportant．Asanewsubject，peoplepaymoreandmoreattentionsintheseyears．Informationsec

4、urityinvolvestwoquestions：thefirstoneissecurity．Duetotheinformationmaybewiretappedbythethirdoneduringthetransmission，wemustencryptiontheinformationtopreventthisphenomena．Dataencryptionisoneofthemainmethodstopreventcrytographfrombeingwiretaped．Thesecondoneistheinteg

5、rityofthedata．Itensuresthattheyarenotmodifiedduringthetransmissioninthenetwork．Shannontheoremisoneofthemostimportanttheoreticalfoundationsforinformationtheorysubjects．Itsuppliesacalculationformulaofthemaxinformationtransmissionratesforthechannel．Firstly,thispaperde

6、scribesthebasicconceptsofcryptographyandinformationtheory,andthenexpoundstheclassicalencryptionandmodemencryption．WeusethesymmetricencryptionanddesigntheA5／IkeystreamonFPGA．Secondly,weexplainthetheoryofthechannelcodinganddemonstrateit'sfeasibleonFPGA，introducetheen

7、codinganddecodingtheoryofhammingcodeandCRCandrealizeitonFPGA，andthenintroducetheEDAknowledgesandits’designprocess．Weexpoundthedesignofdataencryptionsystemindetailsandapplythechannelcodingintotheencryptionsystemtoenhancethereliabilityofthesystem．Atlast，weshowthetest

8、ingprocessofmessagesandfiletransmission．PaperalsoshowsthebasictheoryofhashalgorithmsofSHA-1andMD5．WeprovefromBirthdayParadoxthatitcanbeusedasthea