基于凌阳61A的加密解密系统的设计与实现

摘要

“工业4.0”在信息传输标准化中将信息安全的重要性推向了一个更高的高度。密码学理论是实现信息安全的根本保障，研发一套基于凌阳61A的加密解密系统来保障信息在公共信道上传输的安全性是有意义的。
　　本文以凌阳61A开发板作为加密解密系统的硬件平台。在传统AES（Advanced Encryption Standard）加密解密算法的基础上，将改进的HILL密码与AES密码体系融合起来，提出了一种基于改进的HILL密码与AES密码的混合密码体系。以PC(Personal Computer)机为上位机，以凌阳61A单片机为下位机，以基于MFC架构的上位机软件以及基于改进的HILL密码与AES密码的混合密码体系的下位机程序作为系统的软件平台，研发了一套基于凌阳61A的加密解密系统。基于凌阳61A的加密解密系统的设计与实现主要完成了以下工作:
　　1)实现了AES算法的优化。本文提出了一种基于改进的HILL密码与AES密码的混合密码体系。在AES加密（解密）的C语言的实现过程中，数据在内存中以字符串格式存储。对存储的字符串进行一次改进的HILL密码算法的加密（解密）过程，然后再进行一次AES加密（解密）过程。经过测试，结果表明:优化后的AES算法能够完成加密（解密）过程，在一定程度上增加了其攻击复杂度，提高了数据通信的安全性。
　　2)完成了基于改进的HILL密码与AES密码的混合密码体系的加密解密算法在凌阳61A开发板上的实现过程。单片机通过串口中断响应读取串口数据并调用凌阳61A开发板上的加密或者解密模块来实现对数据的加密或者解密过程。
　　3)实现了单片机与单片机、单片机与PC之间的串口安全通信。通过单片机与单片机之间的数据交换以及单片机与PC机之间的数据交换来实现整个系统的数据交换过程。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究的目的

1．3 课题研究意义

1．4 加密系统的发展及研究现状

1．4．1 密码学发展

1．4．2 国内研究状况

1．4．3 国外研究状况

1．5 主要研究任务

1．6 论文结构

2 数据加密系统技术

2．1 凌阳单片机技术

2．1．1 61A开发板最小系统

2．1．2 项目开发环境

2．1．3 61A开发板硬件接口

2．2 加密解密技术

2．2．1 常用的加密技术与算法

2．2．2 常用的加密算法

2．2．3 AES加密解密技术

2．3 串口与串行通信技术

2．3．1 串行通信技术

2．3．2 串口通信技术

2．4 多线程技术

2．5 MFC技术

2．6 本章小结

3 数据加密系统的总体方案设计

3．1 系统方案设计

3．2 加密解密系统的工作原理

3．3 系统数据通信设计

3．3．1 串口通信设计

3．4 本章小结

4 数据加密解密算法的优化

4．1 总体设计方案

4．2 改进的HILL加密解密算法

4．3 改进的HILL密码与AES密码混合密码体系

4．4 本章小结

5 数据加密系统的设计与实现

5．1 上位机数据系统的界面设计与实现

5．1．1 上位机文字编辑模块的设计

5．1．2 上位机数据传输模块的设计

5．2 下位机加密解密系统的设计与实现

5．2．1 下位机UART接收数据

5．2．2 下位机加密解密系统的实现过程

5．2．3 凌阳61A开发板的加密解密程序设计

5．2．4 下位机加密解密算法的C语言实现

5．2．5 下位机的程序下载过程

5．3 本章小结

6 系统测试

6．1 测试环境

6．2 测试内容及测试结果

6．3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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