Mikrohullámú adatátvitel titkosítása FPGA-n

OData támogatás
Konzulens:
Raikovich Tamás
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A személyi számítógépek és az okostelefonok széles körű elterjedésének következtében egyre több műveletet végzünk elektronikusan, így egyre több bizalmas információt tárolunk az eszközeinken, illetve továbbítunk a hálózatokon keresztül. Éppen ezért egyre nagyobb jelentőségű az, hogy ezeket megfelelően titkosítsuk. Az elmúlt évtizedekben számos módszert fejlesztettek ki, melyek garantálják, hogy illetéktelen felhasználók ne férhessenek hozzá az adatainkhoz. A legújabb és legelterjedtebb, hivatalos szervek által is használt rejtjelező szabvány az AES (Advanced Encryption Standard), amely fix méretű adatblokkok titkosítását specifikálja. Ahhoz, hogy tetszőleges hosszúságú adat titkosítására is lehetőség legyen, ún. blokk-kódoló üzemmódokat alkalmazunk, amelyek megadják, hogyan kell az információt blokkokra bontani, és azokon hogyan kell az AES vagy hasonló blokk-kódoló algoritmust elvégezni. Bár a mai processzorokkal nagy sebességgel elvégezhetőek ezek a titkosítási műveletek, speciális áramkörökkel jóval nagyobb áteresztőképesség érhető el. Ilyen esetben ideális például az FPGA (Field Programmable Gate Array) áramkör is, amely amellett, hogy hardveres megvalósítást tesz lehetővé, utólag módosítható belső felépítéssel rendelkezik, így már meglévő rendszerek is kiegészíthetőek egy újabb funkcióval.

Diplomatervemben a feladatom egy olyan FPGA modul tervezése és VHDL nyelven való implementálása volt, amely lehetővé teszi egy mikrohullámú adatátviteli csatorna titkosítását a rajta áthaladó Ethernet keretek manipulálásával. Ennek megfelelően először bemutatom az AES titkosító eljárás pontos működését, majd ismertetem az FPGA áramkörbeli megvalósíthatóságát és az általam készített megoldást. A munkám jelentősebb része a blokk-kódoló üzemmódok vizsgálatával, valamint megvalósításával telt, így részletesen ismertetem ezek tulajdonságait. A különböző eszközökhöz két, jelentősen eltérő implementációt is készítettem, melyeknek bemutatom a működését, valamint a közöttük lévő eltéréseket. A diplomaterv végén értékelem az elvégzett munkát és ismertetem a továbbfejlesztési lehetőségeket.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.