基于aes安全協(xié)處理器設(shè)計和實現(xiàn)

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandImplementationofaSecureCo-processorBasedonAESCandidate:GuoChaoMajor:MicroelectronicsandSolidElectronicsSupervisor:Prof.LiuZhenglinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430074，P.R.Chin

2、aJanuary,2012獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可

3、以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在____________年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。（請在以上方框內(nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著嵌入式產(chǎn)品的迅速發(fā)展以及產(chǎn)品設(shè)計的越來越開放，嵌入式產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)日益成為產(chǎn)品開發(fā)者關(guān)注的焦點，同質(zhì)化的硬件解決方案使得越來越多的產(chǎn)品開發(fā)者將其核心競爭力融入在嵌入式軟件內(nèi)，因此如何保護(hù)嵌入式軟件安全成為了保護(hù)嵌入式產(chǎn)品的關(guān)鍵。文章首先分析了嵌入式軟件的特點以及安全威脅來源，然后介紹了幾種常見的嵌入式軟件防護(hù)方案及其優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)

4、上提出一種基于AES的安全協(xié)處理器的嵌入式軟件防護(hù)機(jī)制，并對該安全協(xié)處理器進(jìn)行了設(shè)計實現(xiàn)。基于協(xié)處理器的嵌入式軟件防護(hù)機(jī)制有效解決了純軟件保護(hù)方案占用系統(tǒng)資源大的短板，以及其他硬件保護(hù)方案只單一提供身份認(rèn)證的不足。該安全協(xié)處理器采用異構(gòu)S盒的AES協(xié)處理器對主機(jī)身份進(jìn)行驗證以及對用戶數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行加密處理，同時內(nèi)置的EEPROM存儲器能夠?qū)τ脩魯?shù)據(jù)及程序進(jìn)行安全存儲。考慮到嵌入式系統(tǒng)資源有限等特點，安全處理器設(shè)計實現(xiàn)過程中采取多種優(yōu)化結(jié)構(gòu)和算法以在安全性、面積、速度和功耗之間取得良好平衡。在系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，對各個功能模塊進(jìn)行劃分，按照ASIC設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)流程，用verilog

5、硬件描述語言對該協(xié)處理器進(jìn)行設(shè)計，然后采用Modelsim進(jìn)行功能仿真，搭建FPGA平臺進(jìn)行硬件驗證，在HuaHongNEC0.35微米工藝庫下采用DesignCompiler進(jìn)行綜合，并用Astro對其進(jìn)行后端版圖設(shè)計，最終在HuaHongNEC成功實現(xiàn)流片，并對流片后的芯片搭建硬件平臺進(jìn)行測試，測試結(jié)果表明該安全協(xié)處理器能夠滿足預(yù)期要求。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，協(xié)處理器，安全，加密I華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththerapiddevelopmentofembeddedproductsandtheincreasedopennessoftheproductde

6、sign,theintellectualpropertyrightofembeddedproductshasbecomethefocusofproductdevelopers.Homogenizationofthehardwaresolutionmakesmoreandmoreproductdevelopersconcentratetheircorecompetenciesintheembeddedsoftware;therefore,themethodtoprotectthesafetyofembeddedsoftwareisthekeytotheprotectionofe

7、mbeddedproducts.Thearticlefirstanalyzesthecharacteristicsofembeddedsoftware,andsourcesofsecuritythreats,andthendescribesseveralcommonembeddedsoftwareprotectionprogramsandtheiradvantagesanddisadvantages,onthesebases,anembeddedsoftwareprotectionmechanismba