测控信号的加密处理硬件实现

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本文主要介绍加密技术在通信测控领域中的应用。随着计算机技术,通信技术的飞速发展,信息安全问题受到人们的广泛重视,各种新的加密技术不断涌现。在通信测控领域中,为了避免遥控指令被破获、拦截或者窜改,对遥控信号的加密处理要求具有很好的安全性和实时性,传统的分组密码体制和公钥密码体制并不适用。论文中对适用于通信测控领域的序列密码体制进行了详细的介绍,分析了各种典型的序列密码发生器的原理及其线性复杂度,对其生成序列的随机特性也进行了探讨。在分析比较了各种序列密码发生器的基础上,结合测控系统的特点,设计出一种一次一密的遥控保密系统。分析了系统的密钥需求量问题,有效地解决了密钥管理、差错控制以及收发系统的同步问题。并采用Altera公司的EP1C3T144型FPGA芯片设计了硬件实验电路板,实现了一个时钟为20MHz的加密处理器,验证了方案的可行性。 虽然各种新的加密方法不断涌现,加密的复杂程度不断提高,但历史证明,随着计算机技术的进步,人们对各种加密解密方法的进一步探索,以前安全的系统,今后就未必是安全的。因此,设计一种理论上不可破译的完善保密系统显得格外有意义。所谓的完善保密是指破译者在占有全部密码算法且拥有无限计算资源的前提下也不能有效地求出密钥。本文设计的一次一密系统正是这样的完善保密系统。Shannon理论已经证明了一次一密系统的完善保密性。密钥管理和密码同步是一次一密系统应用于实际的两个关键难题。由于当前储存器技术的迅猛发展,出现了大容量、高速率、可擦写的存储器件,这使得一次一密系统密钥管理的实现成为可能。从本文的分析中可以看出当前大容量的flash存储器件是可以满足实际应用需要的。论文根据遥控帧结构特点,设计出密码同步方案,对同步建立,同步保护,同步时间以及传输的差错控制都进行了详细的分析。 本文设计的该一次一密遥控保密系统具有以下特点:理论上不可破译的完善保密系统;没有错误扩散;加解密速度快,实时性强,满足通信测控的实时性要求;密钥可更换。
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