đồ án tốt nghiệp đại học đề tài biện pháp bảo mật vô tuyến với FPGA và ASIC

Kiến trúc bảo mật mạng W-CDMA 4.. Ứng dụng FPGA trong bảo mật vô tuyến... Mã hóa khóa đối xứngBản tin gốc SYM đã mã hóaBản tin SYM Bản tin gốc Khóa bí mật Kênh C Khóa bí mật... Mã hóa k

Trang 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

Biện pháp thỏa đáng bảo mật

vô tuyến với FPGA và ASIC

Giáo viên hướng dẫn : Ths Phạm Khắc Chư

Trang 2

Nội dung đề tài

1 Giới thiệu chung về bảo mật vô tuyến

2 Kiến trúc bảo mật mạng GSM

3 Kiến trúc bảo mật mạng W-CDMA

4 Ứng dụng FPGA trong bảo mật vô tuyến

Trang 3

Bảo mật vô tuyến

1 Nhận thực

2 Tính tin cậy

3 Tính toàn vẹn

4 Tính khả dụng Yêu cầu:

Trang 4

Các thuật toán mã hoá

1 Mã hóa khóa đối xứng

2 Mã hóa khóa bất đối xứng

Trang 5

Mã hóa khóa đối xứng

Bản tin gốc SYM đã mã hóaBản tin SYM Bản tin gốc

Khóa bí mật

Kênh C

Khóa bí mật

Trang 6

Mã hóa khóa bất đối xứng

Bản tin gốc ASYM đã mã hóaBản tin ASYM Bản tin gốc

Khóa bí mật

Khóa công khai

Trang 7

Quản lý khóa mật mã

• Tạo khóa

• Lưu trữ khóa

• Phân phối khóa

• Thay đổi khóa

• Hủy khóa

Trang 8

Kiến trúc bảo mật GSM

Trang 9

PSTN

T ¶i B¸o hiÖu

Kiến trúc bảo mật mạng GSM

Trang 11

Thủ tục mã hóa dữ liệu trong GSM

ThuËt to¸n A5

D÷ liÖu ban ®Çu

MS

Kc

A8

Kc Giao diÖn Um

M¹ng

Sè ngÉu nhiªn

Ki

Trang 12

Bảo mật GSM

• Sử dụng các thuật toán mã hóa bí mật

• Khóa mã hóa trực tiếp dữ liệu Kc được sinh

ngẫu nhiên

• Độ dài khóa nhận thực thuê bao Ki : 128 bit

• Phạm vi mã hóa dữ liệu : Um

• Không nhận thực mạng

• Không được bảo mật trong mạng lõi

• Thủ tục truyền khóa không an toàn

• Khả năng bẻ gãy khóa hiện nay : 20 giờ

Trang 13

Kiến trúc bảo mật W-CDMA

Trang 14

Kiến trúc bảo mật mạng W-CDMA

• Yêu cầu bảo mật:

Trang 15

Thuật toán đảm bảo tính tin cậy của

bản tin báo hiệu và số liệu – f8

• Đảm bảo tính tin cậy của cả thông tin báo hiệu và số liệu.

• Là thuật toán mã hóa xoắn để tạo chuỗi khóa để XOR với thông

tin cần truyền

• Sử dụng cả ở phía thu và phía phát.

Trang 16

Thuật toán đảm bảo tính toàn vẹn

của bản tin báo hiệu – f9

• Sử dụng ở cả phía phát và phía thu.

• Tính toán mã nhận thực bản tin (MAC) ở cả hai phía.

Trang 17

KASUMI

Trang 18

Thuật toán mã hóa khối KASUMI

Trang 19

ỨNG DỤNG FPGA TRONG

BẢO MẬT VÔ TUYẾN

Trang 20

Thiết kế thuật toán KASUMI trên FPGA

• Thuật toán KASUMI cho phép cài đặt cả trên

phần mềm và phần cứng:

– Cài đặt trên phần mềm bằng ngôn ngữ assembly

chạy trên bộ xử lý Intel Pentium III – 800 MHz đạt tốc độ mã hóa tối đa 230 Mbps.

– Cài đặt trên FPGA – 50 000 cổng : 800 Mbps.

– Cài đặt trên FPGA, phiên bản nhỏ gọn – 7600 cổng :

72 Mbps

• Thiết kế thuật toán KASUMI, phiên bản nhỏ

gọn sử dụng tối thiểu tài nguyên FPGA

– Thiết kế phân cấp theo các hàm FL, FO, FI, S-box

Trang 21

Thuật toán KASUMI

Trang 22

Thuật toán KASUMI

Trang 23

Kết luận

• Nghiên cứu các thủ tục nhận thực và bảo

mật trong mạng GSM và W-CDMA.

• Nghiên cứu các thuật toán mã hóa đối xứng

và bất đối xứng, đặc biệt là thuật toán KASUMI ứng dụng trong W-CDMA.

• Tìm hiểu phương pháp thiết kế thuật toán

KASUMI trên FPGA.

Trang 24

Xin chân thành cảm ơn!

Trang 25

CPLD và FPGA

Trang 26

CPLD và FPGA

• Bao gồm các cổng logic (AND, OR, NOT)

có khả năng cấu hình được.

• Cho phép cấu hình lại ngay trong hệ

thống, chỉ trong vài giây.

• Mật độ tích hợp cao

• Giải pháp hiệu quả cao, giá rẻ

Trang 27

FPGA - Field Programmable Gate Array

Liên kết cấu hình được

Khối I/O (IOB)

Khối Logic cấu hình được (CLB)

Bộ đệm

ba trạng thái

Khối quản lý đồng hồ (DCM)

Trang 29

Cấu trúc chi tiết một Slice

• LUT

• MUX

• Logic nhớ

• Flip-Flop

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	734,5 KB