基于国密算法加密u盘的研究

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1、硕士学位论文题目:基于国密算法加密U盘的研究研究生王庆专业电子与通信工程指导教师楼向雄副教授完成日期2015年12月杭州电子科技大学硕士学位论文基于国密算法加密U盘的研究研究生：王庆指导教师：楼向雄副教授2015年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchofEncryptionUDiskBasedonChineseEncryptionAlgorithmCandidate:WangQingSupervisor:AssociateProf.LouXi

2、angXiongDecember，2015抗州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经法明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中！＾＾明确方式标明。一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名：曰期／年月於／戶／方和、｝学位论文使用授权说明目本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，Ｐ：研巧生在校攻

3、读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学，。学校有权保留送交论文的复印件、允许查阅和借閲论文；学校可公布论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名；化曰期：作月曰斗：Ｍ＾Ｗ指导教师签名：曰期：２。／長年芝月／曰接始今杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着社会信息技术的高速发展，数据存储与交换变得越来越频繁，人们对数据存储安全也越来越重视。虽然普通U盘具有便于携带、价格实惠等优点

4、，但是存储在它上面的信息数据没有身份认证和加密算法保护，一旦遗失或者被窃，后果十分严重。针对普通U盘数据易泄漏以及国外加密算法可能存在的后门风险，设计了一款基于国密算法SM4的按键加密U盘，本文设计的加密U盘采用杭州华澜微科技有限公司自主研发的USB2.0安全控制器芯片S261作为主控，采用按键身份认证电路，以嵌入式多媒体卡（eMMC）作为储存介质，实现了存储在U盘中的信息数据的全硬件加密保护。介绍了USB系统结构、通信流模型及数据的控制传输和批量传输。根据主控S261芯片的硬件资源完成了加密U盘的整体架构，包括eMMC存储模块、USB通信模块、电源模块和采用

5、PIC单片机实现的按键身份认证模块。S261通过内置加密引擎调用国密算法SM4对数据进行加密后存储在eMMC上，eMMC上的密文通过S261解密后经过USB接口传递给主机。在研究USB协议和eMMC协议的基础上，完成了加密U盘的固件设计，加密U盘的固件主要包括三个部分：SUP固件、CHP固件和PIC固件。SUP固件负责和主机USB接口的通信，调用国密算法SM4实现对数据的加解密和控制CHP；CHP固件负责控制eMMC和接受SUP的命令，完成eMMC的初始化及对eMMC的读写操作，CHP和eMMC之间的数据传递采用Ping-Pong传输，提高了读写速度；PIC固

6、件实现用户的按键输入和身份认证，采用有限尝试次数策略，防止暴力恶意攻击破解。最后对按键加密U盘进行了功能和性能上的测试，达到设计目标。设计的安全加密U盘已经投放市场并得到验证。关键词：加密U盘、国密、嵌入式多媒体卡、按键身份认证I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,datastorageandexchangeapplicationbecomesmoreandmorefrequently.Thesecurityofdatastorageisbecomingmor

7、eimportant.AlthoughthecommonUSBdiskhastheadvantagesofportableandaffordable,ithasgreatriskofdatastoragesecurity.SincethedatastorageonUSBdiskwithoutauthenticationandencryptionalgorithmforprotection,theresultwillbeveryseriouswhenUSBdiskislostorstolen.Theforeignencryptionalgorithmfordat

8、astoragemayhavether