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高可靠FPGA通信系统(08-100)

—— 高可靠FPGA通信系统
作者:申国伟 朱振广 蒯明 孙建国 哈尔滨工程大学时间:2009-02-26来源:电子产品世界

  1 系统设计

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/91762.htm

  在工业控制领域,利用和传感器网络,使得数据的自动采集、分析和处理变得更加容易,作为决策辅助系统的重要组成部分,无线传感器网络在无线数据采集及监控等领域得到了广泛应用。无线传感器数据采集都需通过网关传输至控制中心,在这个过程中信息传输的安全性逐渐成为人们关注的焦点。因此,设计一种安全可靠的通信解决方案显得尤为重要。

  信息安全的解决方案目前主要集中于采取单一的措施来保证信息的安全性,针对各种攻击手段,防范措施主要集中于信息技术、安全交换机技术、防火墙技术、认证技术,入侵检测技术等,这些技术从不同的方面对安全性提供了较好的保障,但各有缺点和不足,这将成为网络防护的软肋,因此,本文也尝试性地提出了一种集数据技术和访问控制策略于一体的信息安全解决方案。

  1.1 算法的分析

  AES加密算法作为新一代的分组迭代加密算法,其采取对称密钥,数据块的分组长度和密钥长度分别可选择128位、192位、256位。AES加密算法具有安全性,灵活性等特点。RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。但RSA加密算法的缺点主要有:密钥的产生繁琐,受到素数产生技术的限制,因而难以做到一次一密。混沌加密算法一般作为数字语音信息等的加密,在实际加密应用过程中其精度和保密性方面都存在着缺陷,因此,不适宜于该系统的加解密算法选择。

  1.2 加密算法的抗攻击能力分析

  在高级加密算法的选择过程中,算法本身的安全性能将是一个重要的评判依据。因此,我们针对目前已有的各种密码攻击手段,分析了AES加密算法的抗攻击能力等性能指标。

  强力攻击是一种常见的攻击策略,主要包括穷尽密钥搜索攻击、字典攻击、查表攻击等手段,这些攻击的复杂度只依赖于分组长度和密钥长度,且它们的复杂程度是随着密钥长度增加成指数增长的。对于AES加密算法,密钥长度最小为128位,若每秒钟能够完成2个密钥的搜索,则要完成AES的密钥搜索,至少需要时间大约为149万亿年,在时间上就无法攻击AES加密算法,因此,AES加密算法在很长一段时间还将对强力攻击保持很好的安全性。

  代数计算攻击是一种新的分组密码攻击方法,在代数计算攻击中,攻击者利用密码的输入,输出对来构造多项式。用简单的代数表达式对整个Rijndael算法进行描述,引用表达式如下:

  代数计算攻击的基本思想是用足够多的明密文对利用拉格朗日插值公式得到密码算法的一个近似多项式逼近,因此要想对Rijndael算法进行代数计算攻击等价于将式(1-1)用多项式来展开,而在式(1-1)中要想消去一层子结构,就涉及到构造S - 盒的所有运算,由S - 盒表达式的复杂性可知,想通过对式(1-1)的多项式展开后进行攻击是不可行的。


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关键词: ZigBee FPGA 加密

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