综合航电数据加载记录系统的数据保密性研究

论文摘要

随着信息技术的飞速发展、计算机处理能力的快速提高,信息安全越来越受到人们的重视。由于军用数据机密性的要求,更需要确保传输和交换信息过程及存储过程中的安全性。在现有的综合航电数据加载记录系统中机载设备与地面设备之间通常采用移动存储设备传输飞行任务和飞机记录等数据。在传输过程中数据往往以明文或近似明文的形式存在。数据也往往以明文或近似明文的形式进行存储。这种形式使攻击者有机可乘,从而获取关键信息。一旦遇到紧急情况,现有的做法是通过对移动存储设备进行短路等硬件方式来实现对数据的销毁。这样销毁数据的同时,移动存储设备也被毁坏,无法再使用。本文对数据加解密技术做了阐述,对综合航电数据加载记录系统的数据保密性进行了分析研究,利用成熟的密码技术,设计和实现了一个安全、实时的具备数据保密功能的综合航电数据加载记录系统。本文的研究工作主要有以下几个方面:1.深入分析了研究背景,说明了研究意义,探讨了技术现状与发展趋势,明确综合航电数据加载记录系统的保密性要求。2.介绍了加解密算法,进行对比后选出本文中需要使用的算法,并对所采用的算法进行了详细介绍。3.进行了综合航电数据加载记录系统加解密设计,及各部分加解密的详细设计。介绍了综合航电数据加载记录系统软件加解密、硬件加解密工程化的相关技术。4.依据设计思路,采用C语言编程实现了密钥管理器、加解密算法及接口程序,并使用了硬件加解密取代机载部分的加解密软件,从而大大提高了速度。5.对系统进行了功能评测和性能分析。对不同算法、不同块分割等各种情况下的系统处理速度等进行了测试和分析。给出了提升性能的几种具体方法。通过加解密方法的应用,原始数据经过加密和签名后加载到存储设备中,机载设备和地面设备卸载数据必须解密并验证通过后才能使用,保证了传输过程中数据的安全性、准确性。通过结合多种加解密方法,并通过软硬件的灵活运用,提高了速度,保证了传输过程中数据的实时性。通过使用加解密方法,紧急情况时,只需修改存储设备中密钥的某一位,就可以实现数据的销毁,移动存储设备仍完好无损可以继续使用。本文的研究成果经不断地改进和完善后,可用于军队、公安、安全等领域对于实时性和安全性方面有特殊要求的数据存储和记录设备中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 机载设备功能
• 1.1.2 地面设备功能
• 1.2 研究意义
• 1.3 技术现状与发展趋势
• 1.4 课题研究内容和全文结构
• 2 相关密码基础介绍
• 2.1 密码学的发展
• 2.2 密码学的目标
• 2.3 密码学的基本概念
• 2.4 密码学的相关技术
• 2.5 密码算法及其对比
• 2.6 选中算法的介绍
• 2.6.1 AES-128
• 2.6.2 RSA-1024
• 2.6.3 SHA-1
• 2.7 本章小结
• 3 系统设计方案
• 3.1 系统总体架构
• 3.1.1 机载数据传输设备
• 3.1.2 地面设备
• 3.1.3 数据传输卡
• 3.2 系统需求
• 3.3 加解密过程
• 3.4 加解密方法的比较
• 3.5 实施方案
• 3.5.1 机载设备加解密设计
• 3.5.2 密钥管理器
• 3.5.3 地面设备加解密设计
• 3.6 本章小结
• 4 系统实现
• 4.1 密钥管理器的实现
• 4.1.1 密钥管理器的主要功能
• 4.1.2 密钥管理器的设计思路
• 4.2 地面设备及机载设备加解密软件接口设计
• 4.2.1 常量及结构定义
• 4.2.2 函数定义
• 4.2.3 加解密软件接口封装
• 4.3 加解密软件接口的调用示例
• 4.3.1 加密接口调用示例
• 4.3.2 解密接口调用示例
• 4.4 使用8349 板卡加解密
• 4.4.1 设备驱动流程
• 4.4.2 请求分配程序
• 4.4.3 处理请求程序
• 4.4.4 中断服务程序
• 4.4.5 延期服务程序
• 4.4.6 设备驱动的软件实现
• 4.4.7 板卡硬件加解密的接口实现
• 4.5 本章小结
• 5 系统功能评测与性能分析
• 5.1 测试方法
• 5.2 测试环境
• 5.3 术语说明
• 5.4 其它说明
• 5.5 测试结果
• 5.5.1 文件大小16bytes
• 5.5.2 文件大小128bytes
• 5.5.3 文件大小1Kbytes
• 5.5.4 文件大小8Kbytes
• 5.5.5 文件大小128Kbytes
• 5.5.6 文件大小1Mbytes
• 5.5.7 文件大小8Mbytes
• 5.5.8 文件大小128Mbytes
• 5.6 提高性能建议
• 5.6.1 增大一次会话需要处理的数据
• 5.6.2 选择合适的分块大小
• 5.6.3 采用硬核加解密
• 5.7 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文