基于Windows的USB接口加密系统设计与实现

摘要

当今USB(Universal Serial Bus)接口凭借其独特的优点已经成为了主流的通信接口。与此同时，计算机网络广泛应用使得数据在传输过程中的安全性成为一个重大的问题。在本文中，将设计USB接口的加密系统，在确保数据传输的高速和准确性的同时，保证了传输的安全性。
　　本论文的核心主要为软件设计，分为USB设备的固件程序、USB设备的驱动程序、应用程序和加密系统。首先介绍了整个课题中涉及到的基本知识，根据USB通信协议和USB设备枚举过程设计了固件程序;使用VS2008和DDK，根据WDM(Windows Driver Model)开发了具有批量传输功能的USB驱动程序;以AES(Advanced Encryption Standard)加密算法开发了加密系统，对批量传输的数据进行了加解密，确保了数据传输时的安全性。
　　使用VC6.0开发了应用程序界面，用于驱动层数据通信。驱动程序控制USB设备批量输出输入端点，并将数据传输给加密系统进行加密。最后对系统进行了整体的测试，实现USB接口数据的加密功能。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 论文研究内容

1．4 论文的组织结构

第2章 基础知识介绍

2．1 USB的基本特性

2．1．1 USB设备简介

2．1．2 USB连接拓扑结构

2．1．3 USB的编码

2．1．4 USB通信流程

2．2 USB通信协议

2．2．1 USB包结构

2．2．2 USB数据传输类型

2．2．3 USB描述符

2．2．4 USB设备请求

2．2．5 USB设备枚举过程

2．3 驱动程序设计基础

2．3．1 windows驱动程序的发展

2．3．2 操作系统分层

2．3．3 WDM式驱动的基本结构

2．4 AES加密算法描述

2．4．1 S盒代换算法

2．4．2 行移位算法和列混合算法

2．4．3 密钥扩展算法

2．4．4 加密和解密算法

2．5 本章小结

第3章 USB固件程序设计

3．1 USB芯片及方案的选定

3．2 固件程序的开发环境

3．2．1 固件程序开发工具选择及环境搭建

3．3 固件程序的架构及相关例程

3．3．1 头文件定义

3．3．2 中断服务例程D12_Isr．c

3．3．3 主机命令请求的处理例程USB_Code．c

3．3．4 串口中断服务例程UART．c

3．3．5 主循环例程Main．c

第4章 USB设备驱动程序的设计

4．1 USB设备介绍

4．2 开发环境

4．2．1 开发工具的选择

4．2．2 环境的搭建

4．3 USB驱动程序相关例程

4．3．1 设备初始化例程DriverEntry

4．3．2 创建设备例程AddDevice

4．3．3 USB设备的插拔PnP处理例程

4．3．4 打开设备例程USBDevice_DispatchCreate

4．3．5 USB设备读写接收发送例程

4．4 驱动程序与应用程序通信

4．4．1 打开设备

4．4．2 读写设备

4．4．3 关闭设备

4．4．4 应用程序界面及使用方法

第5章 加密系统设计

5．1 开发环境

5．2 系统结构设计

5．3 分支模块设计

5．3．1 串口模块设计

5．3．2 串并转换模块设计

5．3．3 控制模块设计

5．3．4 密钥扩展模块设计

5．3．5 加密模块设计

第6章 系统测试

6．1 固件程序和驱动程序的测试

6．2 USB接口加密系统测试

6．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目

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