基于USB HOST的密码卡安全初始化研究、设计与实现

论文摘要

密码技术是信息安全技术中的核心技术,能实现信息的可认证性、完整性、机密性、可控性。密钥和密码算法的安全是密码卡的核心和关键。密码卡安全初始化的目的是确保密钥和密码算法在初始化过程中安全地注入密码卡,密码卡安全初始化是密码卡安全的一个重要方面。 本文从技术层面深入研究了密码卡安全初始化的各种方法,依据FIPS标准,分析了由于技术因素导致的敏感数据泄露而给用户造成重大损失的各种原因。通过研究嵌入式USB HOST的设计模型,针对安全初始化过程中存在的问题与不足提出了基于USB HOST的密码卡安全初始化模型。 在建立安全初始化模型的基础上,通过Nios软核处理器控制USB主控制器,脱离PC实现数据的点对点传输,结合SOPC的设计思想,设计了密码卡敏感数据安全下载的实现方案,并在自行研制的密码卡上实现了该方案。该方案充分考虑了密码卡实际应用全过程的安全性,不仅具有认证功能,而且设计了配置密码芯片和销毁敏感数据的功能。本文重点讲述了设计和实现安全初始化的软、硬件方案,对其固件程序设计中存在的难点作了详细的论述。 实验结果证明,本文所提出的密码卡初始化方案和系统实现的正确性,能够保证敏感数据在初始化过程中的正确配置,符合系统需求。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 本文研究的主要内容
• 第二章 密码卡安全初始化技术研究
• 2.1 安全初始化技术现状与发展方向
• 2.1.1 安全初始化技术现状
• 2.1.2 安全初始化发展方向
• 2.2 密码载体
• 2.2.1 接口类型
• 2.2.2 密码载体类型
• 2.2.3 发展方向
• 2.3 安全初始化
• 2.3.1 安全初始化内容
• 2.3.2 安全初始化要求
• 2.3.3 安全初始化过程分析
• 2.4 安全初始化设计模型
• 第三章 硬件方案设计与实现
• 3.1 硬件方案的SOPC系统设计
• 3.1.1 SOPC简介与技术背景
• 3.1.2 系统需求与硬件设计
• 3.2 硬件方案的分析
• 3.2.1 功能模块设计分析
• 3.2.2 功能模块设计应用
• 3.2.3 安全性分析
• 3.3 硬件设计实现
• 3.3.1 硬件总体设计实现
• 3.3.2 硬件总体的PCB实现
• 第四章 嵌入式系统软件设计与实现
• 4.1 系统软件总体结构框架
• 4.1.1 设计思路
• 4.1.2 总体结构框架
• 4.2 内部功能模块的设计与实现
• 4 2.1 Avalon总线传输模式研究
• 4.2.2 SL811HS接口芯片与Nios的通信程序设计
• 4.2.3 Nios与FIFO、Flash、SRAM通讯模块
• 4.3 嵌入式USB HOST软件设计
• 4.3.1 USB数据流模型
• 4.3.2 SL811HS固件程序设计
• 4.4 安全初始化的软件仿真与实现
• 4.4.1 软件仿真
• 4.4.2 安全初始化软件流程
• 第五章 系统综合与验证
• 5.1 运行环境
• 5.2 系统综合
• 5.2.1 综合工具
• 5.2.2 综合结果
• 5.3 测试方案
• 5.3.1 功能模块测试
• 5.3.2 整体测试流程
• 5.3.3 测试结果
• 第六章 结束语
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 本人在校期间科研成果
• 参考文献