基于排列码算法的加密网卡的研究

论文摘要

随着计算机网络的发展,网络安全问题尤其是网络内部的安全日益显的更加重要。加密软件处理信息的加密和解密运算需要占用CPU的资源,降低了系统运行的效率;硬件加密卡虽然提高了加密速度,但它需要使用单独的加密装置,这就为计算机的管理增加了额外的负担;本论文的加密网卡克服了上述两个问题,它简化了信息处理过程,提高了整个网络的性能,起到了端到端的数据通信的保护。 本论文深入地研究了IPSec协议,并且着重的研究了密钥交换IKE协议,IKE能够自动生成密钥,解决了以往密钥传输的不安全问题;然后本文又研究了网卡的工作原理及以太网的802.3协议,分析了在网卡中实现IPSec协议的可行性;在此基础上本文又研究了IPSec协议默认的几种加密算法,并由此提出一种新的速度快、加密强度高加密算法—排列码加密算法。本文在以上研究的基础上设计了加密网卡方案,给出了加密网卡的硬件和软件设计方案,并就加密、解密模块的设计及嵌入做了进一步的研究。最后本文提出了对IPSec协议进行改进的建议。 该加密网卡可以根据用户要求对数据进行加密/解密处理,或者进行明文的直接发送/接收。解决了以往密钥传输的问题,并为数据传输起到了双重保护作用。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 企业内部的网络安全及现状
• §1-3 研究背景及意义
• §1-4 本文所做的主要工作
• 第二章 IPSEC安全协议分析
• §2-1 安全协议
• §2-2 安全联盟和安全策略
• 2-2-1 安全联盟（SA）
• 2-2-2 安全策略（SPD）
• 2-2-3 选择符
• §2-3 IPSEC处理
• 2-3-1 外出
• 2-3-2 进入
• §2-4 INTERNET密钥交换
• 第三章 INTERNET密钥交换
• §3-1 ISAKMP
• 3-1-1 消息和载荷
• 3-1-2 协商安全策略
• 3-1-3 交换和阶段
• §3-2 INTERNET密钥交换IKE
• 3-2-1 阶段与模式
• 3-2-2 身份认证方法的分析与选择
• 3-2-3 阶段1交换两种模式的分析
• 3-2-4 阶段2交换即快速模式交换分析
• §3-3 IPSEC DOI
• 第四章 IPSEC常用密码算法及排列码算法
• §4-1 密钥加／解密系统模型
• §4-2 数据加密标准（DES）
• 4-2-1 分组密码简介
• 4-2-2 DES算法的描述
• 4-2-3 DES的工作模式
• 4-2-4 三重DES
• §4-3 安全散列函数（SHA）
• 4-3-1 单向散列函数
• 4-3-2 安全散列函数（SHA）
• §4-4 消息认证码（MAC）
• §4-5 DIFFIE-HELLMAN密钥交换
• 4-5-1 公钥密码系统
• 4-5-2 DIFFIE-HELLMAN算法
• §4-6 排列码加密算法
• 4-6-1 分组密码
• 4-6-2 排列码加密算法的原理
• 4-6-3 排列码算法的密钥方案
• 第五章 加密网卡系统
• §5-1 网卡的功能与结构
• 5-1-1 网卡与IEEE802.3体系结构的关系
• 5-1-2 以太网卡的一般功能流程
• §5-2 加密网卡的设计思想
• 5-2-1 加密网卡封装数据的过程
• 5-2-2 加密网卡设计方案
• §5-3 IP安全技术的实现
• §5-4 基于排列码算法的加密解密模块的设计
• §5-5 对IPSEC模块的改进
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果