基于ARM的文件加密技术的研究与实现

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现代社会中信息技术已经得到广泛应用并且迅速发展,信息安全也越来越受到人们的重视。信息安全包括重要数据文件的存储安全,读取安全和传输安全。为了保证信息安全,在很多涉及信息安全的领域中,人们越来越频繁使用密码机、数据加密卡和USBKey等密码设备来保证数据文件的安全。但是仅是通过这些密码设备已经不能完全保证数据文件的安全。首先,随着计算机技术的普遍提高,新的科技不断涌现,客户端存储文件的安全性越来越受到威胁。其次,攻击者的技术不断提高也是对密码安全的一个挑战,需要新的加密技术的出现来降低文件被破解的概率。最后,随着网络的普遍应用,攻击者通过网络来窃取数据文件已经很常见,所以保证文件在传输中的安全也至关重要。本文在研究文件加密流程及存储方法的基础上,分析目前信息安全的需求,并结合嵌入式系统功耗低、体积小且易于移植的优点以及SD卡作为文件存储设备具有存储量大、微处理器连线简单以及市场价格较低的优点,设计实现了一种基于ARM的文件加密技术,重点阐述了USBKey硬件加密技术、基于USBKey的身份认证技术、ARM对SD卡的文件存储和读取技术、TCP/IP协议栈以及完整性校验等关键技术及其实现过程。本文首先详细介绍了应用于该文件加密技术中基于USBKey的加密技术的研究与实现,通过研究USBKey的加密技术,对比分析了不同加密算法的应用,并且实现了用户身份验证,完成用户登录模块。然后,针对加密文件存储的安全,设计实现用户数据文件的安全存储方案,详细研究了SD卡数据存储结构和读取方式,提出了在ARM中对文件的加解密操作和加密文件的存储在外设设备SD卡内实现,当需要读取文件时需基于USBKey实现对文件的解密操作,通过对ARM中文件存储器的分析和UART接口的研究,实现了ARM对SD卡数据文件的读写技术。最后,在保证文件存储安全和加密技术的基础上,研究网络中TCP/IP协议栈,解决数据重传以及多线程问题,保证文件传输过程中的安全。该文件加密技术的实现通过身份认证模块、完整性校验模块、文件加解密模块、文件访问控制模块以及传输模块这五个模块共同实现。该技术通过自己独特的文件存储加密机制和用户身份认证设计,能够实现文件的加解密和安全传输功能。本文所实现的文件加密技术具有良好的加密性能及优良的扩展性。该技术充分发挥了ARM嵌入式系统在存储和功能上的优势,并且通过USBKey作为硬件加密设备在密钥存储安全和抵御攻击方面是可靠的。
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