基于随机性的密码模块故障实时检测技术研究

论文摘要

密码模块作为信息安全系统的核心与关键部件,其运行的可靠性至关重要。随机性是是密码模块运行状况的本质特征体现,研究密码模块的随机性实时检测技术对确保密码模块的可靠运行具有重要意义。论文分析研究了密码模块的随机性特征,结合非线性动态系统故障检测与诊断技术,将随机性检测技术引入到密码模块的故障实时检测中,提出了一种基于随机性测试的密码模块故障实时检测方法,给出了相应的原理模型,并在此基础上给出了基于随机性的密码模块故障实时检测系统的组成结构,设计了随机性检测方案和整体硬件结构。论文重点研究了故障检测系统中随机性检测模的设计与实现问题。从保证随机性检测准确性和实时性的角度出发,对当前主要的随机性检测方法进行了重点研究,筛选了几种既适合硬件实现,又能很好地反映随机性本质特征的检测方法,并对其实现算法做了改进和优化,使其具备更强的硬件可实现性和更高的随机性检测速度。论文对基于FPGA设计实现的基于随机性的密码模块故障实时检测系统进行了硬件仿真。结果表明:该故障检测系统具有足够快的数据处理速度,当密码模块出现随机编码功能故障或性能下降时,系统能及时地将其检测出来,为密码模块的可靠运行提供了一种有效保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究内容
• 1.1.3 课题研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文的主要创新点及结构安排
• 1.3.1 主要创新点
• 1.3.2 结构安排
• 第二章 密码模块故障检测相关技术研究
• 2.1 引言
• 2.2 非线性动态系统故障检测与诊断技术概述
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 故障检测与诊断任务及内容
• 2.2.3 故障检测与诊断方法
• 2.3 随机性检测技术
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 随机性检测方法研究
• 2.3.3 随机性检测结果评判方法
• 2.4 密码模块故障实时检测技术
• 2.4.1 密码模块故障实时检测方法
• 2.4.2 密码模块故障实时检测特征参数
• 2.4.3 基于随机性的密码模块故障实时检测原理模型
• 2.5 小结
• 第三章 基于随机性的密码模块故障实时检测系统研究与设计
• 3.1 设计概述
• 3.2 系统总体设计
• 3.2.1 系统结构组成
• 3.2.2 系统工作过程与原理
• 3.3 随机性检测方案设计
• 3.3.1 随机性检测方法设定
• 3.3.2 数据采集与序列划分
• 3.3.3 随机性检测组织方式
• 3.4 硬件结构设计
• 3.4.1 整体硬件结构
• 3.4.2 控制模块设计
• 3.4.3 故障评判模块设计
• 3.5 小结
• 第四章 随机性检测子模块研究与设计
• 4.1 码元频数检测研究与设计
• 4.1.1 基本原理与常规实现
• 4.1.2 实现算法分析与改进
• 4.1.3 电路设计
• 4.2 游程检测研究与设计
• 4.2.1 基本原理及常规实现
• 4.2.2 实现算法分析与改进
• 4.2.3 电路设计
• 4.3 扑克检测研究与设计
• 4.3.1 基本原理及常规实现
• 4.3.2 实现算法分析与改进
• 4.3.3 电路设计
• 4.4 块内最大游程检测研究与设计
• 4.4.1 基本原理及常规实现
• 4.4.2 实现算法分析与改进
• 4.4.3 电路设计
• 4.5 自相关检测研究与设计
• 4.5.1 基本原理与实现方法
• 4.5.2 电路设计
• 4.6 特定模式检测研究与设计
• 4.7 小结
• 第五章 系统测试与性能分析
• 5.1 测试环境与测试方法
• 5.1.1 测试环境
• 5.1.2 测试方法
• 5.2 功能测试
• 5.3 性能分析
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 下一步工作
• 参考文献
• 附录
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢