基于单片机的简单加密系统硬件设计与实现开题报告

 2021-08-14 02:37:03

1. 研究目的与意义(文献综述)

如今电子产品容易被不法分子破解,而导致厂商损失巨大。目前大多数的厂家采用的是使用软件方法的加密,少数厂家采用比较简单的硬件加密,方法主要有:交换总线(总线乱置)、使用替代RAM、使用GAL器件对器件外EPROM中的软件加密等。尽管改善了不少,但是被破解的可能性还是很大。目前对硬件加密较深入的研究局限于少数的贵重电子产品上,这样的加密所用到的元器件、电路比较复杂,价格也比较昂贵;如何能对大众化的电子产品实施价格低廉而有效的加密成为一个迫切需要解决的问题。

随着PC机的普及,它已经渗透到我们的生活学习各个行业当中。但是在利益的驱使下,软件盗版盗用的现象日益严重。如何保护软件开发者的知识产权和经济利益,保证正版软件用户的利益是一个急需解决的问题。单纯的软件加密显然是不够的。因此我们需要一种更为有效的硬件加密方式。硬件加密锁,俗程“加密狗”。它通过硬件设备实现防止软件在使用过程中被非法复制和盗版。在当今中国市场上最主要的加密锁品牌有:1.美国彩虹公司(也是最早做硬件加密的公司)的国产品牌“加密狗”、美国品牌“圣天诺软件加密锁”;2.阿拉丁的“HASP”系列加密锁;3.德国威博公司的“WBU-KEY”加密锁;4.深思洛克的“深思加密锁”;5.蓝宇风公司的“金盾加密锁”;6.飞天公司的“ROCKEY”加密锁等几个主要品牌。以上加密锁品牌的工作原理都是大同小异:被保护的软件与加密锁之间形成一一对映的关系,被保护的软件在运行的过程当中不断通过其API函数向加密锁发指令来判断加密锁是否存在,软件离开保护锁不能运行。第一代硬件保护锁,只是通过一个简单查询函数来验证并口的硬件保护锁是否存在,存在则程序继续运行,不再则软件终止运行,来完成并保护软件开发商的利益;第二代的硬件加密锁与第一代的产品相比较最大的改变在于加密锁硬件里头的运算芯片由RAINBOW公司写入了一个固定的“加密算法”,但这个算法是单一的固定的。以上两种产品对于软件开发商来说有一个相当大的风险。如果RAINBOW把相同的产品出售给别人的话,别人拿到这个加密锁就能使用开发商的软件;第三代的硬件加密产品,这种产品彻底解决了软件开发商的后顾之忧。这种产品其运算芯片中内置了28种算法,共分为56个单元,每两个单元可以单独保护一个应用程序,故用RAINBOW公司的说法其一把锁可以保护28个应用程序;且这种加密锁的每个算法单元所采用的算法因子是由软件开发商自己设定的,当其写入加密锁后对于外界来说就相当于一个暗箱,是任何人也读不出来的。但随着解密者的技术的不断提高,RAINBOW中国公司研发出了第四代的产品-智能狗,与现今的差不多所有品牌的加密锁相比较,这种狗有了一个质的飞跃:其通过在开发过程中把一段代码加密后写入加密狗,当程序运行时再把加密狗里的代码在加密狗里自行运行,程序调用其运算结果来完成软件的加密,如此就从理论上杜绝了软件被破解的可能。

2. 研究的基本内容与方案

本设计的目的在于熟练掌握mcs-51本操作和调试程序的各种指令。熟悉编程及调试程序的方法。掌握8051的工作原理和应用编程方法,练习编写中断程序的方法。掌握8051的工作原理、工作方式及其应用编程。

硬件看门狗是利用一个定时器电路,其定时输出连接到电路的复位端,程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”),因此程序正常工作时,定时器总不能溢出,也就不能产生复位信号。如果程序出现故障,不在定时周期内复位看门狗,就使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。

8051系列单片机是8051是mcs-51系列单片机的典型产品,美国atmel公司前些年推出的一种新型高性能低价位、低电压低功耗的8位cmos微型计算机。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(rom)、数据存储器(ram)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线, 8051不仅有丰富的可用端口,其还内含有两个16位的计时器/定时器,称为计数器to及计数器t1,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。其主要作用有两点:第一,做一段特定时间长短的计时。第二,可以计算由to或tl引脚的输入脉冲数。前者在应用上可以产生正确的时间延迟及定时去执行中断服务程序,这是mcu在软件控制程序上常用到的技巧,而后者的应用则是计数器或是频率计的设计。

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3. 研究计划与安排

第1周—第3周搜集资料,撰写开题报告;

第4周—第5周论文开题;

第6周—第12周撰写论文初稿;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]李文忠,段朝玉.短距离无线数据通信[m].北京:北京航空航天大学出版社,2011

[2]谢自美.电子线路设计.实验.测试[m].武汉:华中科技大学出版社,2012年7月 [3]徐玮,徐富军,沈建良编.c51单片机高效入门[m].北京:机械工业出版社,2013年10月

[4]蒋俊峰编.无线收发芯片比较与选择[j].今日电子,2013年第9期.

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