LTE終端加解密硬件加速器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性說明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及其取得研究成果。盡我所知，除了文中加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人或集團(tuán)已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得西安科技大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：日期：學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明書本人完全了解學(xué)校有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：研究生

2、在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬于西安科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)本人保證，畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題在撰寫的文章一律注明作者單位為西安科技大學(xué)。保密論文待解密后適用本聲明。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日論文題目：LTE終端加解密硬件加

3、速器的研究與設(shè)計(jì)專業(yè)：信號(hào)與信息處理碩士生：王振(簽名)指導(dǎo)教師：吳延海(簽名)摘要隨著無線移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線移動(dòng)通信已經(jīng)逐步成為人們交流和聯(lián)系的主要手段。然而由于無線傳輸介質(zhì)的開放性使其存在很大的安全隱患。作為一種極具競爭力的無線接入技術(shù)，LTE標(biāo)準(zhǔn)制定開始就將安全問題提到一定高度。然而無線移動(dòng)終端存在運(yùn)算能力、存儲(chǔ)空間和電池容量有限等問題，一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算需要通過專用的硬件來加速實(shí)現(xiàn)。本文基于AHB總線，研究和設(shè)計(jì)了一款

4、用于LTE終端PDCP層中的加解密硬件加速器。論文仔細(xì)研究了LTE標(biāo)準(zhǔn)中的安全性架構(gòu)協(xié)議，對(duì)加解密硬件加速器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊劃分。實(shí)現(xiàn)了CMAC模式、CTR模式、UIA2算法、UEA2算法以及AES核和SNOW3G核的硬件設(shè)計(jì)。在AES核的設(shè)計(jì)過程中，為了減小硬件面積，利用復(fù)合域降階的方法，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)了字節(jié)代換操作；采用矩陣因子分解的方法實(shí)現(xiàn)了列混合操作。在SNOW3G核的設(shè)計(jì)中，SBOXS1采用AESSBOX的實(shí)現(xiàn)方式，節(jié)

5、省了硬件資源開銷。在設(shè)計(jì)加解密IP核時(shí)，加密與完整性保護(hù)模塊并行處理，提高了數(shù)據(jù)處理速度的同時(shí)節(jié)約了資源。在密鑰管理方案中，采用硬件提前對(duì)初始密鑰進(jìn)行密鑰擴(kuò)展運(yùn)算并且存儲(chǔ)的方式，在密鑰不變的情況下，不用重新對(duì)初始密鑰進(jìn)行密鑰擴(kuò)展運(yùn)算，降低了功耗。本文使用Verilog硬件描述語言，對(duì)加解密硬件加速器進(jìn)行了RTL描述。利用EDA工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了邏輯功能仿真和靜態(tài)時(shí)序分析。在基于Virtex6的FPGA硬件平臺(tái)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表