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
چكيده ……………………………………………………………………. 1
مقدمه ……………………………………………………….. 2
شبكه -فصل اول هاي كامپيوتري
1 -1شبكه افزارسخت ……………. 4
1 -1-1 يشخص يهاشبكه ……… 6
1 -1-2 محلي يهاشبكه ……….. 6
1 -1-3 شهري يهاشبكه ………. 7
1 -1-4 گسترده يهاشبكه …….. 8
1 -1-5 ميسيب يهاشبكه ………. 9
1 -1-6 هاشبكه يكهشب ……….. 11
1 -2 شبكه افزارنرم ………………. 11
1 -2-1 هاپروتكل مراتب سلسله 12
1 -3 مرجع هايمدل …………… 13
OSI 1 -3-1 مرجع مدل …….. ……………………….13
TCP/IP 1 -3-2 مرجع مدل ……………………………………………………………………ا………………16
1 -4 يوتريكامپ يهاشبكه در تيامن ………………….. 18
1 -4-1ميسيب يهاشبكه تيامن ………………………………………………………………………………… 19
-فصل دوم WiMAXو امنيت آن
IEEE 802.16 2 -1 استاندارد تكامل و پيدايش …… 23
2 -1-1 تاريخي سير …………… 23
استاندارد تكاملي روند IEEE 802.16 2 -1-2آن مختلف هاي نسخه و ………………………….. …. 25
IEEE 802.16a 2 -1-3 ينسخه  ………………………………………………………………………………..27
(IEEE 802.16d) IEEE 802.16-2004 2 -1-4 ينسخه …………………… 30
IEEE 802.16e 2 -1-5 ينسخه ………………………………………………………………………………..33
ETSI HIPERMAN 2 -2 استانداردز …………………. 38
WiMAX 2 -3 انجمن ……….. 38
WiMAX 2 -3-1 انجمن ساختار و اهداف ………….. 39
WiMAX 2 -3-2 انجمن يتأييديه ………………….41
WiMAX 2 -4 يها سرويس و كاربردها ……………….42
WiMAX 2 -4-1 كاربردهاي بندي تقسيم ………….. 44
IEEE 802.16 استانداردMAC 2 -5 يلايه …………46
MAC 2 -5-1 هاي فريم ……….46
.WiMAX 2 -6 امنيت ………… 47
2 -6-1 مشتري ايستگاه و پايه ايستگاه ارتباط روند بر مروري ……………… 47
2 -6-2 امنيت يلايه ساختار  ……………..48
2 -6-2-1 اطلاعات داشتن نگاه محرمانه و كليد مديريت پروتكل …………..49
2 -6-3اصلاحات جديد استاندارد………………………………………….51
رمزنگاري – فصل سوم
3 -1 يرمزنگار يخيتار ريس …. 55
3 -2 رمزنگاري مفاهيم ………… 56
3 -3 عمومي كليد -خصوصي كليد….. 59
3 -3-1 عمومي كليد رمزنگاري 61
3 -3-2 خصوصي كليد رمزنگاري 61
3 -4 بلوكي رمزنگاري ………….. 61
شناسائي و هويت احراز 3 -4-1درهمساز توابع و ………………………………. ….. 63
3 -5 ايرشته رمزنگاري ………..64
-فصل چهارم استاندارد رمزنگاري پيشرفته )(AES
4 -1 قراردادها و يگذارنشان 66
4 -1-1 ها خروجي و ها ورودي 66
4 -1-2 هابايت 67
4 -1-3 هاتيبا از يا آرايه 67
State 4 -1-4ح 68
مقدمات 4 -2رياضي …………………….. 68
4 -2-1 جمع 69
4 -2-2 ضرب 69
4 -2-2-1 در ضرب 70
GF(28) 4 -2-3 در ضرايب با هااي چندجمله 70
4 -3 الگوريتم اتيخصوص 72
4 -3-1 يرمزگذار 73
SubBytes() 4 -3-1-1 ض74
ShiftRows() 4 -3-1-2 ض76
MixColumns() 4 -3-1-3 ض76
AddRoundKey() 4 -3-1-4 ض77
4 -3-2 كليد بسط 78
4 -3-3 ييرمزگشا 79
InvShiftRows() 4 -3-3-1 ليتبد 79
InvSubBytes() 4 -3-3-2 تبديل 80
InvMixColumns() 4 -3-3-3 تبديل 81
AddRoundkey() 4 -3-3-4 معكوس تبديل 81
4 -4 يبلوك يرمزها ياتيعمل يهاحالت 81
(CBC 4 -4-1 ) رمز يهابلوك يسازرهيزنج ياتيعمل حالت 82
(CTR 4 -4-2 ) شمارنده ياتيعمل حالت 84
پياده – فصل پنجم سازي و سنتز الگوريتم AES-CCM
CCM 5 -1 ياتيعمل حالت ….. 87
5 -1-1هيپا يبلوك رمز تميالگور 88
5 -1-2 يرمزنگار هياول اصول .. 89
5 -1-3 داده عناصر …………….. 89.
5 -1-4 يورود يبندقالب …….. 90
5 -1-5ط توابع و اتيعمل از ييهامثال …………………… 90
CCM 5 -1-6 مشخصات ……… 91
5 -1-6-1 يرمزنگار-ديتول نديفرا 91
5 -1-6-2 دييتأ-ييرمزگشا نديفرا 92
5 -1-7 شمارنده ديتول تابع و يبندقالب تابع از يمثال 94
5 -1-7-1 طول يهايازمندين .94
5 -1-7-2 يورود يداده يبندقالب 94
MAC 5 -1-8 طول ………….. 97
5 -1-8-1 كاربران تيهو احراز نيتضم ………………. 97..
MAC 5 -1-8-2 طول انتخاب 99
تميالگور سنتز و يسازادهيپ AES-CCM 5 -2استاندارد يتيامن ساختار يبرا 100 IEEE 802.16e
يافزارسخت ساختار AES-CCM 5 -2-1يشنهاديپ …………………………………………………… 103
5 -2-2 يقبل مطالعات با سهيمقا و يسازادهيپ جينتا 110
– فصل ششم نتايج و پيشنهادات
6 -1 جينتا 116
6 -2 پيشنهادات ……………….. 117
مراجع …………………………………………………… 118
واژهنامه انگليسي به فارسي ……………………………………..121
واژهنامه فارسي به انگليسي ………………………………………………122

چكيده

تكنولوژي WiMAX، كه امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته، ارتباطي بيسيم مبتني بر استاندارد IEEE 802.16 است. اين استاندارد با استفادهي تركيبي از تكنيكهاي امنيتي، ايمنسازي ارتباط را در سه مرحله انجام ميدهد: اعتبارسنجي اوليه براي برقراري كانال ارتباطي ،ارسال كليد رمزنگاري و استفاده از كليد براي رمزنگاري ترافيك داده (TEK) .
روش رمزگذاري استاندارد ،DES-CBC و AES است. الگوريتم AES در حالت عملياتي CCM سبب بهبود روش رمزنگاري ميشود. حالت عملياتي CCM از تركيب چند حالت عملياتي ديگر بهدست ميآيد كه علاوه بر محرمانه نگهداشتن دادهها، براي تأييد صحت آنها نيز بهكار مي رود. به اين ترتيب، با استفادهي صحيح از سيستم رمزنگاري AES-CCM، اساسيترين مشكل روش حفاظت داده در استاندارد اصلي (عدم وجود مكانيزم تأييد صحت دادهها) برطرف ميشود. يكي از دلايل انتخاب سيستم رمزنگاريAES-CCM ، استفاده از آن در استاندارد IEEE 802.11i است. اين الگوريتم، به يك ارزش تصادفي كه توسط فرستنده توليد ميشود، نياز دارد. براي اطمينان از يكتايي اين ارزش تصادفي، شمارهي هر بسته نيز به عنوان بخشي از ارزش تصادفي استفاده ميشود. استاندارد، همچنين از الگوريتم AES در حالت عملياتي ECB به جاي الگوريتم
3DES براي رمز كردن كليدهاي TEK در زمان ارسال استفاده ميكند.
در اين پروژه، الگوريتم رمزنگاري پيشرفته (AES) در حالت عملياتي CCM براي استاندارد IEEE 802.16e پيادهسازي شد. براي پيادهسازي اين الگوريتم از زبان توصيف سختافزاري VHDL و ابزار طراحي Xilinx ISE 10.1 استفاده شده است. نتايج پيادهسازي در مقايسه با كارهاي قبلي كه در اين زمينه انجام شده، قابل توجه ميباشد.

مقدمه

واحدهايي كه وظيفهي جمعآوري، نگهداري و پردازش اطلاعات جهت تصميمسازي و سياست گذاري و در نهايت ايجاد آمادگي براي تصميمگيري هاي مهم را برعهده دارند، همواره از نيازهاي سيستمهاي حكومتي و مديريتي ميباشند. با پيشرفت جوامع بشري خصوصًاً در طي قرون اخير، شاهد تعدد و تنوع رو به رشد عوامل مؤثر در مديريت جوامع بودهايم. از اين رو كار واحدهاي جمع آوري و پردازش اطلاعات گسترده تر شده و تعداد اين واحدها نيز افزايش يافته است، به نحوي كه ارتباط بين مراكز مديريتي و واحدهاي داراي اطلاعات، به يك بحث عمده تبديل و عملاً اين ارتباطات به صورت شبكهاي در آمده است.
حجم بالاي بايگاني هاي كاغذي عامل و انگيزهاي موثر در ايجاد بايگانيهاي كامپيوتري بود. از سوي ديگر در دهههاي آخر قرن بيستم و به لطف پيشرفتهاي شايان و بسيار زياد در عرصهي قطعات، تجهيزات و سيستمهاي كامپيوتري، شبكههاي كامپيوتري شكل گرفتند و به طور مداوم توسعه يافتند. به جرأت ميتوان گفت كه اتصال شبكههاي داخل شركتها به يكديگر، عرضهي اينترنت و ايجاد شبكهي جهاني، نقطهي اوج اين انقلاب اطلاعاتي بود. ابداع انواع شبكههاي ارتباطي با خطوط سيمي، فيبرهاي نوري و سيستمهاي راديويي در مسير اين انقلاب شكل گرفتند.
دسترسي بيسيم باندپهن (BWA) براي چندين سال است كه مورد استفادهي اپراتورها و مراكز تجاري قرارگرفته و بيشترين رضايتمندي را براي كاربرانش داشته است . اما استاندارد جديد كه توسط IEEE 802.16 انتشار يافته به احتمال زياد پذيرش استفاده از اين تكنولوژي را تسريع خواهد بخشيد، وحوزهي استفاده اين فنآوري را توسعه خواهد داد.
نكتهي مهم در شبكههاي بيسيم، تأمين امنيت اين شبكهها ميباشد به گونهاي كه كاربران با اطمينان خاطر به انتقال اطلاعات خود بپردازند. گروه كاري استاندارد IEEE 802.16، براي دوري از اشتباهات طراحي درIEEE 802.11، با تركيب استانداردهاي مختلف، امنيت اين سيستمها را تا حدود زيادي تضمين كردهاند.
در اين پاياننامه، ابتدا به تعريف شبكههاي كامپيوتري پرداخته و در ادامه شبكههاي WiMAX و ساختار امنيتي آن را شرح داده ميشود. فصل سوم به تعريف كلي از رمزنگاري اختصاص يافته است. در فصل چهارم، الگوريتم رمزنگاري استاندارد پيشرفته را به طور كامل توضيح داده و در فصل پنجم به توصيف حالت عملياتي CCM و چگونگي پيادهسازي الگوريتم AES-CCM ميپردازيم. فصل ششم، نتيجهگيري كلي از كارهاي انجام شده و پيشنهاداتي براي بهبود عملكرد اين الگوريتم در شبكههاي WiMAX را ارائه ميكند .

نتايج
تكنولوژي بيسيم به تكنولوژي اطلاق ميشود كه در آن از امواج راديويي، مادون قرمز و مايكروويو، به جاي سيم و كابل، براي انتقال سيگنال بين دو دستگاه استفاده ميشود. در مقايسه با شبكههاي سيمي و با توجه به مزايا و معايب هر كدام از شبكهها، برپاكنندگان شبكه نسبت به انتخاب بهتر اقدام ميكنند. تكنولوژي بيسيم را به سه ردهي ثابت، قابل حمل و مادون قرمز تقسيم كردهاند. شبكههاي بيسيم از نظر ابعاد به شبكههاي شخصي، شبكههاي محلي، شبكههاي شهري و شبكه ي جهاني اينترنت تقسيمبندي ميشوند. پهناي باند مورد نياز، توان، محل كاربر، مالك شبكه و نوع سرويس، عواملي هستند كه ارائهدهندگان سرويس را به سوي انتخاب تكنولوژي Wi-Fi يا WiMAX سوق ميدهد. توانايي WiMAX در ارائهي پهناي باند بالا در مسافتهاي دور، قابليت ارائهي سرويس در هر دو فركانس داراي مجوز و بدون مجوز، كيفيت سرويس، انعطاف پذيري و ديگر قابليتها، سبب شده تا اين تكنولوژي رشد روزافزوني داشته باشد. اين تكنولوژي، تا فواصل بالاي حدود 05 كيلومتر را هم پشتيباني ميكند. WiMAX از استاندارد IEEE 802.16 استفاده ميكند. اين استاندارد در دو نسخهي ثابت و متحرك تعريف شده است. استاندارد IEEE 802.16، داراي سه زير مجموعهي IEEE 802.16d ،IEEE 802.16a و IEEE 802.16e ميباشد. IEEE
802.16a براي سيستمهاي ثابت و با آنتن در فضاي باز ،IEEE 802.16d براي سيستمهاي ثابت با آنتن روميزي در فضاي بسته است. IEEE 802.16e ويژگيهاي IEEE 802.16a را دارد با اين تفاوت كه IEEE 802.16a براي كاربرهاي ثابت و IEEE 802.16e براي كاربرهاي متحرك تدوين شده است. WiMAX را ميتوان به همراه ديگر سرويسها بهكار برد. بنابراين ،WiMAX نه تنها تهديدي براي ارائهدهندگان سرويسهاي DSL و مودم كابلي نيست بلكه WiMAX براي ارائهي چندين روش انتقال انتقال اطلاعات طراحي شده است. WiMAX از سرويسهاي شبكهي شهري كاملاً حمايت ميكند. در راستاي تأييد و تصديق عمليات داخلي محصولات باند پهن بيسيم منطبق بر استانداردهاي ETSI Hiper MAN و IEEE 802.16، انجمن WiMAX بهوجود آمده است.
امنيت در شبكههاي بيسيم از اهميت بسزايي برخوردار است. استانداردهاي امنيتي استفاده شده در DES ،WiMAX و AES بمياشند كه پس از مطالعات گسترده در اين زمينه، الگوريتم AES-CCM به عنوان استاندارد امنيتي WiMAX انتخاب شد. بارزترين ويژگي اين الگوريتم اين است كه علاوه بر رمزنگاري داده، امكان احراز هويت كاربران را نيز تأمين ميكند .
در اين پروژه، الگوريتم AES-CCM براي استاندارد IEEE 802.16e با استفاده از ابزار طراحي ISE 10.1 بر روي قطعات Virtex-4 و Spartan-3 پيادهسازي و سنتز شد. همانطور كه در فصل 5 مشاهده كرديم، نتايج پيادهسازي به نسبت كارهاي مشابه انجام شده در اين زمينه از بهبود قابل توجهي در خروجي و منابع سختافزاري مورد استفاده برخوردار بود.
26- پيشنهادات
با كم كردن توان مصرفي مدار، ميتوان از حملات تواني به رمزكننده جلوگيري كرده و به اين ترتيب امنيت رمزنگاري را بالا برد. براي اين منظور، ميتوان از روشهاي ديگري كه براي ايجاد جداول S-box يا انجام عمليات MixColumn وجود دارد، استفاده كرد. به عبارتي ميتوان علاوه بر استفاده از جداول جستجو، از عمليات رياضي در ميدان محدود براي ايجاد S-boxها و انجام عمليات MixColumn بهره برد. البته با بررسي بيشتر اين روشها، ميتوان روش بهينهاي براي بهبود سرعت و ناحيهي مورد استفاده در FPGA نيز يافت.
همچنين با توجه به اشغال حجم كمي از FPGA توسط ساختار رمزنگاري IEEE 802.16e، ميتوان كل سيستم WiMAX را بر روي يك تراشه به صورت SoC پيادهسازي كرد. با پيادهسازي تمام قسمتهاي WiMAX بر روي يك تراشه، توان مصرفي رمزكننده در مقايسه با ساير قسمت-هاي مدار ناچيز شده و احتمال حملات تواني كاهش مييابد.

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