پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم استاندارد رمزنگاری پیشرفته( AES) در شبکههای مخابراتی WiMAX با استفاده از VHDL – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:117
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم استاندارد رمزنگاری پیشرفته( AES) در شبکههای مخابراتی WiMAX با استفاده از VHDL – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب
چکیده ……………………………………………………………………. ۱
مقدمه ……………………………………………………….. ۲
شبکه -فصل اول های کامپیوتری
۱ -۱شبکه افزارسخت ……………. ۴
۱ -۱-۱ یشخص یهاشبکه ……… ۶
۱ -۱-۲ محلی یهاشبکه ……….. ۶
۱ -۱-۳ شهری یهاشبکه ………. ۷
۱ -۱-۴ گسترده یهاشبکه …….. ۸
۱ -۱-۵ میسیب یهاشبکه ………. ۹
۱ -۱-۶ هاشبکه یکهشب ……….. ۱۱
۱ -۲ شبکه افزارنرم ………………. ۱۱
۱ -۲-۱ هاپروتکل مراتب سلسله ۱۲
۱ -۳ مرجع هایمدل …………… ۱۳
OSI 1 -3-1 مرجع مدل …….. ……………………….۱۳
TCP/IP 1 -3-2 مرجع مدل ……………………………………………………………………ا………………۱۶
۱ -۴ یوتریکامپ یهاشبکه در تیامن ………………….. ۱۸
۱ -۴-۱میسیب یهاشبکه تیامن ………………………………………………………………………………… ۱۹
-فصل دوم WiMAXو امنیت آن
IEEE 802.16 2 -1 استاندارد تکامل و پیدایش …… ۲۳
۲ -۱-۱ تاریخی سیر …………… ۲۳
استاندارد تکاملی روند IEEE 802.16 2 -1-2آن مختلف های نسخه و ………………………….. …. ۲۵
IEEE 802.16a 2 -1-3 ینسخه  ………………………………………………………………………………..۲۷
(IEEE 802.16d) IEEE 802.16-2004 2 -1-4 ینسخه …………………… ۳۰
IEEE 802.16e 2 -1-5 ینسخه ………………………………………………………………………………..۳۳
ETSI HIPERMAN 2 -2 استانداردز …………………. ۳۸
WiMAX 2 -3 انجمن ……….. ۳۸
WiMAX 2 -3-1 انجمن ساختار و اهداف ………….. ۳۹
WiMAX 2 -3-2 انجمن یتأییدیه ………………….۴۱
WiMAX 2 -4 یها سرویس و کاربردها ……………….۴۲
WiMAX 2 -4-1 کاربردهای بندی تقسیم ………….. ۴۴
IEEE 802.16 استانداردMAC 2 -5 یلایه …………۴۶
MAC 2 -5-1 های فریم ……….۴۶
.WiMAX 2 -6 امنیت ………… ۴۷
۲ -۶-۱ مشتری ایستگاه و پایه ایستگاه ارتباط روند بر مروری ……………… ۴۷
۲ -۶-۲ امنیت یلایه ساختار  ……………..۴۸
۲ -۶-۲-۱ اطلاعات داشتن نگاه محرمانه و کلید مدیریت پروتکل …………..۴۹
۲ -۶-۳اصلاحات جدید استاندارد………………………………………….۵۱
رمزنگاری – فصل سوم
۳ -۱ یرمزنگار یخیتار ریس …. ۵۵
۳ -۲ رمزنگاری مفاهیم ………… ۵۶
۳ -۳ عمومی کلید -خصوصی کلید….. ۵۹
۳ -۳-۱ عمومی کلید رمزنگاری ۶۱
۳ -۳-۲ خصوصی کلید رمزنگاری ۶۱
۳ -۴ بلوکی رمزنگاری ………….. ۶۱
شناسائی و هویت احراز ۳ -۴-۱درهمساز توابع و ………………………………. ….. ۶۳
۳ -۵ ایرشته رمزنگاری ………..۶۴
-فصل چهارم استاندارد رمزنگاری پیشرفته )(AES
۴ -۱ قراردادها و یگذارنشان ۶۶
۴ -۱-۱ ها خروجی و ها ورودی ۶۶
۴ -۱-۲ هابایت ۶۷
۴ -۱-۳ هاتیبا از یا آرایه ۶۷
State 4 -1-4ح ۶۸
مقدمات ۴ -۲ریاضی …………………….. ۶۸
۴ -۲-۱ جمع ۶۹
۴ -۲-۲ ضرب ۶۹
۴ -۲-۲-۱ در ضرب ۷۰
GF(28) 4 -2-3 در ضرایب با هاای چندجمله ۷۰
۴ -۳ الگوریتم اتیخصوص ۷۲
۴ -۳-۱ یرمزگذار ۷۳
SubBytes() 4 -3-1-1 ض۷۴
ShiftRows() 4 -3-1-2 ض۷۶
MixColumns() 4 -3-1-3 ض۷۶
AddRoundKey() 4 -3-1-4 ض۷۷
۴ -۳-۲ کلید بسط ۷۸
۴ -۳-۳ ییرمزگشا ۷۹
InvShiftRows() 4 -3-3-1 لیتبد ۷۹
InvSubBytes() 4 -3-3-2 تبدیل ۸۰
InvMixColumns() 4 -3-3-3 تبدیل ۸۱
AddRoundkey() 4 -3-3-4 معکوس تبدیل ۸۱
۴ -۴ یبلوک یرمزها یاتیعمل یهاحالت ۸۱
(CBC 4 -4-1 ) رمز یهابلوک یسازرهیزنج یاتیعمل حالت ۸۲
(CTR 4 -4-2 ) شمارنده یاتیعمل حالت ۸۴
پیاده – فصل پنجم سازی و سنتز الگوریتم AES-CCM
CCM 5 -1 یاتیعمل حالت ….. ۸۷
۵ -۱-۱هیپا یبلوک رمز تمیالگور ۸۸
۵ -۱-۲ یرمزنگار هیاول اصول .. ۸۹
۵ -۱-۳ داده عناصر …………….. ۸۹٫
۵ -۱-۴ یورود یبندقالب …….. ۹۰
۵ -۱-۵ط توابع و اتیعمل از ییهامثال …………………… ۹۰
CCM 5 -1-6 مشخصات ……… ۹۱
۵ -۱-۶-۱ یرمزنگار-دیتول ندیفرا ۹۱
۵ -۱-۶-۲ دییتأ-ییرمزگشا ندیفرا ۹۲
۵ -۱-۷ شمارنده دیتول تابع و یبندقالب تابع از یمثال ۹۴
۵ -۱-۷-۱ طول یهایازمندین .۹۴
۵ -۱-۷-۲ یورود یداده یبندقالب ۹۴
MAC 5 -1-8 طول ………….. ۹۷
۵ -۱-۸-۱ کاربران تیهو احراز نیتضم ………………. ۹۷٫٫
MAC 5 -1-8-2 طول انتخاب ۹۹
تمیالگور سنتز و یسازادهیپ AES-CCM 5 -2استاندارد یتیامن ساختار یبرا ۱۰۰ IEEE 802.16e
یافزارسخت ساختار AES-CCM 5 -2-1یشنهادیپ …………………………………………………… ۱۰۳
۵ -۲-۲ یقبل مطالعات با سهیمقا و یسازادهیپ جینتا ۱۱۰
– فصل ششم نتایج و پیشنهادات
۶ -۱ جینتا ۱۱۶
۶ -۲ پیشنهادات ……………….. ۱۱۷
مراجع …………………………………………………… ۱۱۸
واژهنامه انگلیسی به فارسی ……………………………………..۱۲۱
واژهنامه فارسی به انگلیسی ………………………………………………۱۲۲

چکیده

تکنولوژی WiMAX، که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته، ارتباطی بیسیم مبتنی بر استاندارد IEEE 802.16 است. این استاندارد با استفادهی ترکیبی از تکنیکهای امنیتی، ایمنسازی ارتباط را در سه مرحله انجام میدهد: اعتبارسنجی اولیه برای برقراری کانال ارتباطی ،ارسال کلید رمزنگاری و استفاده از کلید برای رمزنگاری ترافیک داده (TEK) .
روش رمزگذاری استاندارد ،DES-CBC و AES است. الگوریتم AES در حالت عملیاتی CCM سبب بهبود روش رمزنگاری میشود. حالت عملیاتی CCM از ترکیب چند حالت عملیاتی دیگر بهدست میآید که علاوه بر محرمانه نگهداشتن دادهها، برای تأیید صحت آنها نیز بهکار می رود. به این ترتیب، با استفادهی صحیح از سیستم رمزنگاری AES-CCM، اساسیترین مشکل روش حفاظت داده در استاندارد اصلی (عدم وجود مکانیزم تأیید صحت دادهها) برطرف میشود. یکی از دلایل انتخاب سیستم رمزنگاریAES-CCM ، استفاده از آن در استاندارد IEEE 802.11i است. این الگوریتم، به یک ارزش تصادفی که توسط فرستنده تولید میشود، نیاز دارد. برای اطمینان از یکتایی این ارزش تصادفی، شمارهی هر بسته نیز به عنوان بخشی از ارزش تصادفی استفاده میشود. استاندارد، همچنین از الگوریتم AES در حالت عملیاتی ECB به جای الگوریتم
۳DES برای رمز کردن کلیدهای TEK در زمان ارسال استفاده میکند.
در این پروژه، الگوریتم رمزنگاری پیشرفته (AES) در حالت عملیاتی CCM برای استاندارد IEEE 802.16e پیادهسازی شد. برای پیادهسازی این الگوریتم از زبان توصیف سختافزاری VHDL و ابزار طراحی Xilinx ISE 10.1 استفاده شده است. نتایج پیادهسازی در مقایسه با کارهای قبلی که در این زمینه انجام شده، قابل توجه میباشد.

مقدمه

واحدهایی که وظیفهی جمعآوری، نگهداری و پردازش اطلاعات جهت تصمیمسازی و سیاست گذاری و در نهایت ایجاد آمادگی برای تصمیمگیری های مهم را برعهده دارند، همواره از نیازهای سیستمهای حکومتی و مدیریتی میباشند. با پیشرفت جوامع بشری خصوصًاً در طی قرون اخیر، شاهد تعدد و تنوع رو به رشد عوامل مؤثر در مدیریت جوامع بودهایم. از این رو کار واحدهای جمع آوری و پردازش اطلاعات گسترده تر شده و تعداد این واحدها نیز افزایش یافته است، به نحوی که ارتباط بین مراکز مدیریتی و واحدهای دارای اطلاعات، به یک بحث عمده تبدیل و عملاً این ارتباطات به صورت شبکهای در آمده است.
حجم بالای بایگانی های کاغذی عامل و انگیزهای موثر در ایجاد بایگانیهای کامپیوتری بود. از سوی دیگر در دهههای آخر قرن بیستم و به لطف پیشرفتهای شایان و بسیار زیاد در عرصهی قطعات، تجهیزات و سیستمهای کامپیوتری، شبکههای کامپیوتری شکل گرفتند و به طور مداوم توسعه یافتند. به جرأت میتوان گفت که اتصال شبکههای داخل شرکتها به یکدیگر، عرضهی اینترنت و ایجاد شبکهی جهانی، نقطهی اوج این انقلاب اطلاعاتی بود. ابداع انواع شبکههای ارتباطی با خطوط سیمی، فیبرهای نوری و سیستمهای رادیویی در مسیر این انقلاب شکل گرفتند.
دسترسی بیسیم باندپهن (BWA) برای چندین سال است که مورد استفادهی اپراتورها و مراکز تجاری قرارگرفته و بیشترین رضایتمندی را برای کاربرانش داشته است . اما استاندارد جدید که توسط IEEE 802.16 انتشار یافته به احتمال زیاد پذیرش استفاده از این تکنولوژی را تسریع خواهد بخشید، وحوزهی استفاده این فنآوری را توسعه خواهد داد.
نکتهی مهم در شبکههای بیسیم، تأمین امنیت این شبکهها میباشد به گونهای که کاربران با اطمینان خاطر به انتقال اطلاعات خود بپردازند. گروه کاری استاندارد IEEE 802.16، برای دوری از اشتباهات طراحی درIEEE 802.11، با ترکیب استانداردهای مختلف، امنیت این سیستمها را تا حدود زیادی تضمین کردهاند.
در این پایاننامه، ابتدا به تعریف شبکههای کامپیوتری پرداخته و در ادامه شبکههای WiMAX و ساختار امنیتی آن را شرح داده میشود. فصل سوم به تعریف کلی از رمزنگاری اختصاص یافته است. در فصل چهارم، الگوریتم رمزنگاری استاندارد پیشرفته را به طور کامل توضیح داده و در فصل پنجم به توصیف حالت عملیاتی CCM و چگونگی پیادهسازی الگوریتم AES-CCM میپردازیم. فصل ششم، نتیجهگیری کلی از کارهای انجام شده و پیشنهاداتی برای بهبود عملکرد این الگوریتم در شبکههای WiMAX را ارائه میکند .

نتایج
تکنولوژی بیسیم به تکنولوژی اطلاق میشود که در آن از امواج رادیویی، مادون قرمز و مایکروویو، به جای سیم و کابل، برای انتقال سیگنال بین دو دستگاه استفاده میشود. در مقایسه با شبکههای سیمی و با توجه به مزایا و معایب هر کدام از شبکهها، برپاکنندگان شبکه نسبت به انتخاب بهتر اقدام میکنند. تکنولوژی بیسیم را به سه ردهی ثابت، قابل حمل و مادون قرمز تقسیم کردهاند. شبکههای بیسیم از نظر ابعاد به شبکههای شخصی، شبکههای محلی، شبکههای شهری و شبکه ی جهانی اینترنت تقسیمبندی میشوند. پهنای باند مورد نیاز، توان، محل کاربر، مالک شبکه و نوع سرویس، عواملی هستند که ارائهدهندگان سرویس را به سوی انتخاب تکنولوژی Wi-Fi یا WiMAX سوق میدهد. توانایی WiMAX در ارائهی پهنای باند بالا در مسافتهای دور، قابلیت ارائهی سرویس در هر دو فرکانس دارای مجوز و بدون مجوز، کیفیت سرویس، انعطاف پذیری و دیگر قابلیتها، سبب شده تا این تکنولوژی رشد روزافزونی داشته باشد. این تکنولوژی، تا فواصل بالای حدود ۰۵ کیلومتر را هم پشتیبانی میکند. WiMAX از استاندارد IEEE 802.16 استفاده میکند. این استاندارد در دو نسخهی ثابت و متحرک تعریف شده است. استاندارد IEEE 802.16، دارای سه زیر مجموعهی IEEE 802.16d ،IEEE 802.16a و IEEE 802.16e میباشد. IEEE
۸۰۲٫۱۶a برای سیستمهای ثابت و با آنتن در فضای باز ،IEEE 802.16d برای سیستمهای ثابت با آنتن رومیزی در فضای بسته است. IEEE 802.16e ویژگیهای IEEE 802.16a را دارد با این تفاوت که IEEE 802.16a برای کاربرهای ثابت و IEEE 802.16e برای کاربرهای متحرک تدوین شده است. WiMAX را میتوان به همراه دیگر سرویسها بهکار برد. بنابراین ،WiMAX نه تنها تهدیدی برای ارائهدهندگان سرویسهای DSL و مودم کابلی نیست بلکه WiMAX برای ارائهی چندین روش انتقال انتقال اطلاعات طراحی شده است. WiMAX از سرویسهای شبکهی شهری کاملاً حمایت میکند. در راستای تأیید و تصدیق عملیات داخلی محصولات باند پهن بیسیم منطبق بر استانداردهای ETSI Hiper MAN و IEEE 802.16، انجمن WiMAX بهوجود آمده است.
امنیت در شبکههای بیسیم از اهمیت بسزایی برخوردار است. استانداردهای امنیتی استفاده شده در DES ،WiMAX و AES بمیاشند که پس از مطالعات گسترده در این زمینه، الگوریتم AES-CCM به عنوان استاندارد امنیتی WiMAX انتخاب شد. بارزترین ویژگی این الگوریتم این است که علاوه بر رمزنگاری داده، امکان احراز هویت کاربران را نیز تأمین میکند .
در این پروژه، الگوریتم AES-CCM برای استاندارد IEEE 802.16e با استفاده از ابزار طراحی ISE 10.1 بر روی قطعات Virtex-4 و Spartan-3 پیادهسازی و سنتز شد. همانطور که در فصل ۵ مشاهده کردیم، نتایج پیادهسازی به نسبت کارهای مشابه انجام شده در این زمینه از بهبود قابل توجهی در خروجی و منابع سختافزاری مورد استفاده برخوردار بود.
۲۶- پیشنهادات
با کم کردن توان مصرفی مدار، میتوان از حملات توانی به رمزکننده جلوگیری کرده و به این ترتیب امنیت رمزنگاری را بالا برد. برای این منظور، میتوان از روشهای دیگری که برای ایجاد جداول S-box یا انجام عملیات MixColumn وجود دارد، استفاده کرد. به عبارتی میتوان علاوه بر استفاده از جداول جستجو، از عملیات ریاضی در میدان محدود برای ایجاد S-boxها و انجام عملیات MixColumn بهره برد. البته با بررسی بیشتر این روشها، میتوان روش بهینهای برای بهبود سرعت و ناحیهی مورد استفاده در FPGA نیز یافت.
همچنین با توجه به اشغال حجم کمی از FPGA توسط ساختار رمزنگاری IEEE 802.16e، میتوان کل سیستم WiMAX را بر روی یک تراشه به صورت SoC پیادهسازی کرد. با پیادهسازی تمام قسمتهای WiMAX بر روی یک تراشه، توان مصرفی رمزکننده در مقایسه با سایر قسمت-های مدار ناچیز شده و احتمال حملات توانی کاهش مییابد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط