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RFID中轻量级加密算法及实现技术的研究

作　者: 路安平
导　师: 杨济民
学　校: 山东师范大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: RFID 轻量级加密算法 椭圆曲线加密算法 PRESENT-80算法 RC4算法
分类号: TN918.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 9次
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内容摘要


无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是一种利用特定的无线频率来实现不接触、远距离信息传送的技术。该技术具有成本低、功耗小、抗污染能力强等优点，这使其在物流监管，门禁系统，电子自动收费等领域得到了迅猛发展。由于RFID技术中的信息传送是在无线信道中进行的，因此如何保障RFID中传送信息的安全性，成了RFID系统中日益重要的问题。加密算法是一种，对明文数据进行分散，打乱，重组，等运算处理的数学算法。使处理后的信息，显得“杂乱无章”或者“支离破碎”让未授权的截获者，即使得到了加密后的信息，但因为不知道解密的方法，仍然无法知道信息的具体内容，这就保障了信息在传送过程中的安全。这里提到的数学算法就是加密算法，解密算法是加密算法的逆运算，在加密解密过程中的参数称为该算法的密钥。加密前的信息称为明文，加密后的信息称为密文。利用RFID技术进行信息交流的双方，都要分别对明文进行加密运算，形成密文，对方接收到密文后再利用解密算法解出原来的明文信息。加密算法从不同的角度可以分为多种，根据加解密过程中，密钥是否一样分为对称加密算法和不对称加密算法：根据明文是否要分组，分为分组加密算法和流密码加密算法：根据算法实现的复杂难易程度分为重量级加密算法，中量级级加密算法和轻量级加密算法。不同的应用系统选择最佳适应自己的加密算法，RFID系统是硬件资源极端受限的系统，需要的是轻量级加密算法。RFID系统里的电子标签成本普遍较低，比如一张门票，一张商品标签，所以RFID系统中加密算法注重的是更小的资源消耗而不是更大加密强度。本文了选取对称加密算法中PRESENT-80算法，RC4算法和不对称加密算法中的椭圆曲线加密算法（Elliptic Curve Cryptography，ECC）进行了研究。之所以选择PRESENT-80算法和RC4算法是因为他们一个是分组加密算法一个是流密码算法。椭圆曲线加密算法是不对称加密算法，本身加密强度很高，如何实现其轻量化是时下很热的一个课题。本文给出了这三种算法的加密原理，算法实现。并在AVR Studio仿真平台上以Atmega-32作为微处理器，取得了这三种算法在运行效率、密码安全强度与硬件资源开销间的比较结果，得出在硬件资源同样极端受限的环境下，改进后的椭圆加密算法不但表现较强的的密码安全度，而且还具有较高的算法运行效率，实现了算法的轻量化。

全文目录


目录  4-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题研究来源和背景意义  10-12
  1.2 本课题当前的研究现状  12-13
  1.3 本文所做的工作  13-14
第二章 PRESENT-80 算法  14-18
  2.1 PRESENT-80 算法的基本概念  14
  2.2 PRESENT-80 算法的加解密  14-16
  2.3 PRESENT-80 算法的设计问题  16-18
第三章 RC4 算法  18-22
  3.1 RC4 算法的介绍  18
  3.2 RC4 算法的加密流程  18-20
  3.3 RC4 算法存在的问题  20-22
第四章 椭圆曲线加密算法（ECC）的介绍  22-31
  4.1 椭圆曲线的数学基础  22-24
    4.1.1 无穷远点  22
    4.1.2 射影平面  22
    4.1.3 椭圆曲线  22-23
    4.1.4 椭圆曲线上的加法  23-24
  4.2 椭圆曲线算法的加解密  24-27
  4.3 椭圆曲线加密算法的简化  27-31
    4.3.1 简化后椭圆曲线加密流程  27-31
第五章 算法的仿真对比  31-39
  5.1 实验平台的搭建  31-32
  5.2 ECC-79 与轻量级对称加密算法性能的横向比较：  32-36
    5.2.1 内存开销比较  32-33
    5.2.2 算法的运行效率  33-34
    5.2.3 算法安全强度比较  34-36
  5.3 ECC-79 与 ECC-160 的纵向比较  36-39
    5.3.1 不对称加密系统中 ECC 算法与 RSA 的对比  36
    5.3.2 ECC-79 与 ECC-160 的纵向比较  36-38
    5.3.3 结语  38-39
第六章 总结与展望  39-40
  6.1 论文总结  39
  6.2 对本课题的展望  39-40
参考文献  40-44
附录：简化后的椭圆曲线算法（ECC-79）的 C 代码实现：  44-49
致谢  49-50
攻读硕士学位期间发表的学术成果  50

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全 > 密码的加密与解密
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