基于USB安全钥的文件加密系统研究与设计

论文摘要

随着电子信息技术的发展,电子文档应用越来越广泛。电子文档所承载的信息的安全性日益成为人们关注的问题,其安全存储也就成为保障信息安全的首要要求。而电子文档的安全存储一般通过加密存储的方法来实现。作为信息安全的核心技术,密码技术越来越受到人们的关注。密码技术的应用已不再局限于军事、政治和外交领域,其商用价值和社会价值也已得到了充分的肯定。因此,密码技术的进一步研究与发展有着重要的意义。USB安全钥是从智能卡技术发展而来,结合了现代密码学技术、智能卡技术和USB技术的新一代身份认证产品。USB比智能卡读卡器的串口通信方式更方便快速,使得USB安全钥将在PKI应用的各个领域取代原先的认证方式得到广泛应用。本文对能够实现数据加密、数字签名和身份认证功能的USB安全钥进行了研究。在分析安全钥系统的基础上,介绍了安全钥系统构成、功能及密码体制,并提出了基于USB安全钥的文件加密方案。该方案采用软硬件结合的原则,由软件进行文件加密,硬件负责密钥的管理和会话密钥的加密。该方案充分利用对称密钥密码体制和公开密钥密码体制各自的优点来加密重要文档,即利用对称密钥密码算法对电子文档进行加密,对于对称密钥算法所使用的密钥则使用公开密钥密码算法来传输。同时利用信息摘要算法实现信息的完整性和真实性的验证。该方案实现了高安全、高效率、方便易用的文件加密,同时,基于USB安全钥的特点,系统可扩充性强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 发展和问题
• 1.1.2 电子文档的存储威胁
• 1.1.3 国内外研究概况
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 本文研究的主要内容及结构安排
• 第二章 USB安全钥及应用系统介绍
• 2.1 USB的发展概状
• 2.1.1 背景
• 2.1.2 USB的优点
• 2.2 USB安全钥及其特点
• 2.3 USB安全钥的功能
• 2.4 USB安全钥应用系统介绍
• 2.4.1 USB安全钥应用系统
• 2.4.2 USB安全钥应用系统介绍
• 第三章 USB安全钥密码体制
• 3.1 密码学概述
• 3.2 密码体制
• 3.2.1 对称密码体制
• 3.2.2 公开密钥密码体制
• 3.2.3 对称密钥密码算法和公开密钥密码算法的比较
• 3.2.4 混合密码体制
• 3.3 USB安全钥密码体制
• 3.3.1 USB安全钥私钥密码体制
• 3.3.2 USB安全钥公钥密码体制
• 3.4 Hash函数
• 3.5 单向散列函数MD5
• 3.6 密码分组链接模式
• 第四章 基于USB安全钥的文件加密方案
• 4.1 加密方式的选择
• 4.1.1 直接加密文件
• 4.1.2 存储介质加密
• 4.1.3 文件系统的加密
• 4.2 方案设计
• 4.3 加密算法的选择
• 4.4 USB安全钥的相关设计
• 4.4.1 USB安全钥初始化模块
• 4.4.2 加密模块
• 4.4.3 解密模块
• 4.4.4 密钥备份与恢复
• 4.4.5 密钥生成模块
• 4.4.6 密钥管理模块
• 4.4.7 其它需要建立的模块
• 4.4.8 企业级应用
• 第五章 系统的实现与评测
• 5.1 主机应用程序的调用关系及主界面
• 5.1.1 CryptoAPI及技术原理
• 5.1.2 CSP及技术原理
• 5.1.3 主机进行加密处理的过程
• 5.2 密钥管理的主要环节及实现细节
• 5.2.1 密钥分类与独立性
• 5.2.2 密钥存储与终止
• 5.2.3 个人密码PIN管理
• 5.2.4 密钥的管理
• 5.3 加/解密算法及完整性校验的代码实现
• 5.3.1 文件加密模块
• 5.3.2 文件解密模块
• 5.4 测试与评价
• 5.4.1 测试
• 5.4.2 系统评价
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果