基于ARM的文件加密技术的研究与实现

摘要

现代社会中信息技术已经得到广泛应用并且迅速发展，信息安全也越来越受到人们的重视。信息安全包括重要数据文件的存储安全，读取安全和传输安全。为了保证信息安全，在很多涉及信息安全的领域中，人们越来越频繁使用密码机、数据加密卡和USBKey等密码设备来保证数据文件的安全。但是仅是通过这些密码设备已经不能完全保证数据文件的安全。首先，随着计算机技术的普遍提高，新的科技不断涌现，客户端存储文件的安全性越来越受到威胁。其次，攻击者的技术不断提高也是对密码安全的一个挑战，需要新的加密技术的出现来降低文件被破解的概率。最后，随着网络的普遍应用，攻击者通过网络来窃取数据文件已经很常见，所以保证文件在传输中的安全也至关重要。
　　本文在研究文件加密流程及存储方法的基础上，分析目前信息安全的需求，并结合嵌入式系统功耗低、体积小且易于移植的优点以及SD卡作为文件存储设备具有存储量大、微处理器连线简单以及市场价格较低的优点，设计实现了一种基于ARM的文件加密技术，重点阐述了USBKey硬件加密技术、基于USBKey的身份认证技术、ARM对SD卡的文件存储和读取技术、TCP/IP协议栈以及完整性校验等关键技术及其实现过程。本文首先详细介绍了应用于该文件加密技术中基于USBKey的加密技术的研究与实现，通过研究USBKey的加密技术，对比分析了不同加密算法的应用，并且实现了用户身份验证，完成用户登录模块。然后，针对加密文件存储的安全，设计实现用户数据文件的安全存储方案，详细研究了SD卡数据存储结构和读取方式，提出了在ARM中对文件的加解密操作和加密文件的存储在外设设备SD卡内实现，当需要读取文件时需基于USBKey实现对文件的解密操作，通过对ARM中文件存储器的分析和UART接口的研究，实现了ARM对SD卡数据文件的读写技术。最后，在保证文件存储安全和加密技术的基础上，研究网络中TCP/IP协议栈，解决数据重传以及多线程问题，保证文件传输过程中的安全。该文件加密技术的实现通过身份认证模块、完整性校验模块、文件加解密模块、文件访问控制模块以及传输模块这五个模块共同实现。该技术通过自己独特的文件存储加密机制和用户身份认证设计，能够实现文件的加解密和安全传输功能。
　　本文所实现的文件加密技术具有良好的加密性能及优良的扩展性。该技术充分发挥了ARM嵌入式系统在存储和功能上的优势，并且通过USBKey作为硬件加密设备在密钥存储安全和抵御攻击方面是可靠的。

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第一章 绪论

1 .1引言

1 .2相关研究现状

1 .3研究意义与方法

1 .4研究的主要内容

1 .5文章结构

第二章 研究技术基础

2 .1加密技术

2 .2 TCP/IP协议栈

2 .3 ARM工作模式

2 .4 文件擦除技术

2 .5身份认证技术

第三章 USBKey加密设备的设计与实现

3.1 USBKey的硬件设计

3.2 USBKey软件设计

3 .3本章小结

第四章 基于ARM的文件存储方案设计

4 .1设计原理

4 .2 ARM对文件的读写

4 .3本章小结

第五章 基于ARM的文件存储系统的设计与实现

5 .1系统总体框架

5.2基于USBKey认证模块的设计与实现

5.3文件加密模块的设计

5 .4文件安全管理设计

5 .5 传输模块的设计和实现

5 .6系统测试与分析

第六章 结束语

6 .1全文工作总结

6 .2后续工作展望

参考文献

致谢

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