fpga系统远程升级安全机制的研究

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1、代号10701学号1101120705分类号TN918.4密级公开题（中、英文）目FPGA系统远程升级安全机制的研究TheResearchofSecurityMechanismforFPGARemoteUpgradeSystem作者姓名李歌指导教师姓名、职称高献伟教授学科门类军事学学科、专业密码学提交论文日期二〇一三年十二月万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写

3、的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期万方数据万方数据摘要摘要随着半导体技术的不断发展，FPGA广泛应用于各个领域。FPGA可配置的特点为器件产品的更新升级和维护提供了可行性。目前很多器件厂商都提供了相关支持FPGA远程升级的技术，而面对各种市场竞争及网络安全问题，保证远程升级数据的安全性也是一个重要的方面。本文针对FPGA器件的升级维护问题，设计了一种FPGA系统远程升级安全机制。该机制采用数据加密和签名认证技术保证配置文件传输的机密性、完整性和不可否认性；采用数

4、字信封技术加密使用的会话密钥；采用网络传输技术将远程服务器端加密签名过的配置文件发送到本地目标系统，经过解密认证后写入非易失性存储器，进而实现系统的远程升级。基于国密算法SM2、SM3和SM4实现服务器端和本地客户端的数据加解密和身份认证，使用WinsockAPI实现配置文件的网络传输，在Virtex-IIPro开发平台上实现FPGA更新配置，对该机制进行了验证。最后，本文对系统的安全性进行了分析，分析结果表明，本文所设计的机制具有较高的安全性，对FPGA系统远程升级技术的发展具有一定的理论意义。关键字：FPGA身份认证SM2SM3SM4更新配置万方数据Abstrac

5、tAbstractWiththecontinuousdevelopmentofsemiconductortechnology,FPGAiswidelyusedinvariousfields.TheconfigurablepropertyofFPGAprovidesthefeasibilityfordeviceproductupdatesandmaintenance.Atpresent,manydevicemanufacturershaveprovidedtherelevanttechnologywhichsupportingforFPGAremoteupgrade.H

6、owever,facedwithavarietyofmarketcompetitionandnetworksecurityissues,guaranteethesafetyofremoteupgradedataisalsoanimportantaspect.Inthispaper,inviewoftheFPGAdeviceupgrademaintenanceproblems,wedesignasecuritymechanismforFPGAremoteupgradesystem.Themechanismadoptsthedataencryptionandsignatu

7、reauthenticationtechniquestoensurethattheconfigurationfiletransmissionconfidentiality,integrityandnonrepudiation.Adoptingthedigitalencryptiontechnologytoencryptthesessionkey.Usingthenetworktransfertechnologytosenttheconfigurationfilewhichisencryptedandsignedonaremoteservertoloc