基于aes安全协处理器设计和实现

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

2、aJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

3、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着嵌入式产品的迅速发展以及产品设计的越来越开放，嵌入式产品的知识产权保护日益成为产品开发者关注的焦点，同质化的硬件解决方案使得越来越多的产品开发者将其核心竞争力融入在嵌入式软件内，因此如何保护嵌入式软件安全成为了保护嵌入式产品的关键。文章首先分析了嵌入式软件的特点以及安全威胁来源，然后介绍了几种常见的嵌入式软件防护方案及其优缺点，在此基础

4、上提出一种基于AES的安全协处理器的嵌入式软件防护机制，并对该安全协处理器进行了设计实现。基于协处理器的嵌入式软件防护机制有效解决了纯软件保护方案占用系统资源大的短板，以及其他硬件保护方案只单一提供身份认证的不足。该安全协处理器采用异构S盒的AES协处理器对主机身份进行验证以及对用户数据和程序进行加密处理，同时内置的EEPROM存储器能够对用户数据及程序进行安全存储。考虑到嵌入式系统资源有限等特点，安全处理器设计实现过程中采取多种优化结构和算法以在安全性、面积、速度和功耗之间取得良好平衡。在系统架构的基础上，对各个功能模块进行划分，按照ASIC设计的标准流程，用verilog

5、硬件描述语言对该协处理器进行设计，然后采用Modelsim进行功能仿真，搭建FPGA平台进行硬件验证，在HuaHongNEC0.35微米工艺库下采用DesignCompiler进行综合，并用Astro对其进行后端版图设计，最终在HuaHongNEC成功实现流片，并对流片后的芯片搭建硬件平台进行测试，测试结果表明该安全协处理器能够满足预期要求。关键词：嵌入式系统，协处理器，安全，加密I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofembeddedproductsandtheincreasedopennessoftheproductde

6、sign,theintellectualpropertyrightofembeddedproductshasbecomethefocusofproductdevelopers.Homogenizationofthehardwaresolutionmakesmoreandmoreproductdevelopersconcentratetheircorecompetenciesintheembeddedsoftware;therefore,themethodtoprotectthesafetyofembeddedsoftwareisthekeytotheprotectionofe

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