探索aes算法在cbtc中应用的研究

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1、北京交通大学硕士学位论文AES算法在CBTC中应用的研究姓名：吴鹏申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：李开成20061201』b塞至迪厶堂亟±堂位迨塞虫童地望中文摘要摘要：基于通信的列车运行控制系统(CBTC)通过车地双向数掘通信方式对列车进行控制和监督，根据EN50159标准，实现其车地双向信息传输的数据通信系统(Dcs)属于开放式传输系统，开放式传输系统必须采取措施以保证信息传输的安全性(secIlrity)。高级加密标准(AEs)算法是未来20．30年内取代DEs以保护信息安全的新型

2、数据加密标准。AES算法支持128bit分组长度，128bit、192bit及256bit可变密钥长度；设计简单；密钥安装快；需要的内存空间少；在所有平台上运行良好；支持并行处理；尤为重要的一点是它能有效抵抗目前已知的所有攻击。本文提出了采用FPGA实现AEs加密算法，以确保cBTc系统中信息的安全性和传输的实时性。本文在分析了AEs算法原理的基础上，详细论述了轮变换及密钥扩展算法的编制原理，分别提出了串行和并行两种利用FPGA硬件来实现AES算法的方案；用硬件描述语言(vHDL)描述了该算法的整体结构和

3、算法流程；并基于Altera公司的S仃atiX及StratixII系列FPGA，采用自顶向下的设计思想，提出了具体的模块划分，并对各个模块的实现进行了详细论述；最后对设计方案进行了的仿真分析并验证了设计方案的正确性。关键词：CBTC；高级加密标准；RUndael；现场可编程门阵列；VHDL分类号：TP309．7；U285．8jb塞窑适厶堂亟±生焦盈塞△旦§!基△￡工ABSTRACTABSTRAC’I’：CommunicationBasedTrainCon昀l(CBTC)systemcaIlsupen，is

4、eandcontroltrainoperationbymeaIlsoftmckingtrainlocationsaIldsendingcon仃olinfo珊ationstotminsByEN50159，Datacommunicationsystem(DCS)bywhichWecansendinfo咖ationsbetweentrain锄dwaysideisanopen饥aIlsm“ionsystem．Sowehavetotakesomemeasurestoensuremesecuri母ofDCS．Adva

5、llcedEncryptionSta芏ldard(AES)谢llbecomeⅡ1enewencryptionstaIIdardofinfo瑚ationscct玳tytechnolo缈ItsblockleIlgthis128bitsandkeysizeis128bits，192bitsor256bhrcsdesi鲷issimple，keysettlp豳Ⅱeisfine，memoryrequimnentjsIow．nsupportPipelillingandissuitcdt0beimplementedona

6、widerangeofProcessors觚dindedicaIedhardwarc．WhatismemostimponalltisAEScanresistallknownanackefficiently．Inthispaper，weimplemeniedAEScipheralg鲥t11IIlbasedonFPGAloensWeboththesec谢tyaJld龇realtimesatis母whatmcCBTCrcqIlests．Thisp印erdiscussedthetheoryofAESalgorit

7、h，descdbedroundfhnctiona11dkeyexpe璐ionenciphefIIlent，andthenpresentedtwoimplemental、VaysbasedonFPGA：serialprocessing卸dpipelilling．Itdescribedthes仃uctureandalgorithrnflowllsingthehardwaredcscriptionlangllage(VHDL)．Tllenb勰edonthechipofAltem’sStratixalldStmt

8、ixII，llsmgtop-downdesignmethod，itpanitionedtllealgorinlmintoseVemlmodmesanddescrbed1llercalizatiDnofeachmoduleindctail．Finallyitw舔simulatedin01∞曲IlsII5．1enviro脚entaIldcon．ec“℃sultswercobtained．KEYWORDS：CBTC；AES；R醯nd