基于FPGA的RFID数据加解密算法研究

【摘要】随着物联网发展,RFID作为物联网的关键推动技术备受关注,中国于2009年超过英国,成为了仅次于美国,全球开展RFID项目数量排名第二的国家。RFID射频识别技术具有非接触性、使用便捷等优点,相比传统的IC卡、磁卡、条形码技术有很大的优势,但由于RFID标签通信过程的非接触性,容易受到攻击,数据安全问题成为了制约其发展的瓶颈。2008年,荷兰恩智浦(NXP)公司的MifareClassic芯片(常称做M1芯片)被破解的事件引起了业界对RFID的安全性问题的担忧,中国广泛使用M1芯片的门禁、一卡通等系统有了很大的安全风险。针对RFID的安全问题,本文展开了对RFID安全芯片的研究,研究高效加密算法在RFID射频芯片上的小面积、高吞吐率的并行实现方式,以满足RFID对安全性、低成本、高性能、低功耗的要求,使得实现的加解密安全算法能广泛应用于物联网RFID、智能家居、智能电表等系统中。本文在分析了RFID数据加解密现状、AES加解密算法的安全性及数学特性和FPGA特点的基础上,对RFID数据的AES加解密算法的实现架构、性能提升、功耗降低等进行研究,主要工作包括如下几个方面：1.对AES的硬件实现架构进行了研究,提出了轮内、轮间三级流水结合的整体架构,设计了加密、解密的资源复用电路。2.针对加解密性能,对加解密电路进行了优化设计,对关键路径进行了流水线处理,以充分利用每个时钟周期进行运算,提高吞吐率。3.对加解密算法的运算功耗进行了研究,利用门控时钟技术使加解密算法在不工作时进入休眠,同时通过加解密电路的资源复用减少了电路面积以减少功耗。4.对加解密接口电路通用性进行了研究,设计了数据位宽兼容8位到32位的MCU扩展接口,可以方便应用于嵌入式系统中。5.研究了IC业界先进的UVM高级验证方法学,搭建了自动化的验证平台。论文还对所研究的工作进行了实验,并在最后进行了总结,说明研究的创新点和主要成果,指出进一步研究的问题。
【作者】秦宗庆；
【导师】张伯泉；
【作者基本信息】广东工业大学，计算机科学与技术，2014，硕士
【关键词】RFID；AES算法；FPGA；流水线；UVM；

【参考文献】
[1]王璐璐.基于能值核算的中国农业空间分布研究[D].南京财经大学,统计学,2013,硕士.
[2]周勇.赵声与辛亥革命[D].湖南师范大学,中国近现代史,2004,硕士.
[3]龚丽萍.经济转型升级中IT紧缺人才的开发研究[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[4]岳士廷.考虑局部场址特征的桥梁地震动响应分析[D].青岛理工大学,岩土工程,2012,硕士.
[5]黎蕾.“金砖五国”货币发行与经济发展比较研究[D].贵州财经大学,金融,2013,硕士.
[6]陈军,张虎权,王锦喜,王宏斌,陈方方,孟祥霞.AVO技术在碳酸盐岩缝洞型储层预测中的应用[J].石油地球物理勘探,2014,06:1191-1198+6-7.
[7]孟凡强.时效处理制度对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金组织及拉伸性能的影响[D].东北大学,材料学,2009,硕士.
[8]秦涛.城市轨道交通调度终端的研究与开发[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[9]武斌.基于知识管理的IWB教学资源管理研究[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[10]夏秀春.腰椎手术并发症的原因分析及预防策略[D].山西医科大学,外科学,2013,硕士.
[11]王小乐.盘锦海岸沙丘发育过程与环境指示意义[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[12]朱琳.韩国初中初级汉语复习课教学设计[D].沈阳师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[13]邓晖,赵晋泉,吴小辰,门锟,洪潮.基于受扰电压轨迹的电力系统暂态失稳判别(二)算例分析[J].电力系统自动化,2013,17:58-63.
[14]徐丽慧.中国监事制度研究[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[15]魏涛.生态移民满意度驱动机制研究[D].宁夏大学,农业经济管理,2014,硕士.
[16]赵超.不同蛋鸡品种、饲养方式、补料种类对鸡蛋品质影响的研究[D].河北农业大学,动物营养与饲料科学,2004,硕士.
[17]洪杰南.锰系低温SCR多元催化剂制备及其脱硝性能研究[D].上海电力学院,热能工程,2014,硕士.
[18]汪浩.化学镀银活性炭导电填料的制备以及用于制备导电浆料[D].广东工业大学,工业催化,2014,硕士.
[19]唐凯.空间战场虚拟环境技术研究[D].西北工业大学,武器系统与运用工程,2004,硕士.
[20]侯谨妍.智能交通中车牌识别关键技术算法研究[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[21]刘健.基于独立成分分析的大脑运动功能激活模式研究[D].沈阳工业大学,医学电磁工程,2014,博士.
[22]吴炳霖.干细胞基因OCT4过表达对胃癌细胞侵袭迁移的影响研究[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[23]唐显军.药物预处理缺血再灌注损伤中血管紧张素受体表达与心血管重塑[D].重庆医科大学,内科学,2004,硕士.
[24]张磊.高密市农村公路病害研究[D].山东大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]何吉成.武汉市磨山景区景观结构及游憩活动的研究[D].华中农业大学,园林植物与观赏园艺,2001,硕士.
[26]陆连强.零能耗小屋光伏发电与节能监控系统设计与实现[D].厦门大学,精密仪器及机械,2014,硕士.
[27]马熙.江西省女大学生就业问题的实证研究[D].江西农业大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[28]江海亮.期货市场操纵行为民事责任研究[D].华中师范大学,民商法学,2013,硕士.
[29]陈硕.民间金融发展中的社会资本作用机制及其效应研究[J].云南财经大学学报,2014,06:102-109.
[30]朱维娜.新疆阿吾拉勒成矿带中段典型铁矿床成矿物质来源与矿床成因研究[D].中国地质大学（北京）,矿物学、岩石学、矿床学,2014,硕士.
[31]刘鹏.基于双吡啶双酰胺配体的配位聚合物的组装及其性能研究[D].渤海大学,无机化学,2013,硕士.
[32]崔莹莹.盘结构振动的MEMS谐振器关键技术研究[D].杭州电子科技大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[33]张骏,李擎.基于一图四表法的铁路建设工程质量风险管理信息化研究[J].铁路计算机应用,2014,12:13-17.
[34]吴红列.作为自然法理学的古典政治经济学[D].浙江大学,经济思想史,2014,博士.
[35]彭雪林.基于健康监测的大跨度斜拉桥基准有限元模型[D].福州大学,结构工程,2004,硕士.
[36]李敬彬.村民自治视角下农村妇女民主参与问题研究[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[37]郦红芳.基于工作满意度的RK公司人力资源管理实践研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[38]NiazAhmedWahocho.白菜氮利用效率遗传机制研究[D].中国农业科学院,蔬菜学,2014,博士.
[39]高冉.城市工业用地集约利用评价及研究[D].河北师范大学,人文地理学,2012,硕士.
[40]赵婷.论现实主义视域中的刘醒龙小说创作[D].湖北大学,文艺学,2012,硕士.
[41]刘媛.含裂纹体构件的疲劳断裂可靠性[D].武汉理工大学,工程力学,2004,硕士.
[42]张俐君.秘鲁天主教大学孔子学院零基础综合课课堂教学设计[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[43]张凤娟.中国证券投资基金动量、反转交易行为的实证研究[D].山东大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[44]张译.对外汉语教学课堂提问研究[D].西南大学,课程与教学论,2014,硕士.
[45]董际臣.低维碳硅纳米材料的电子输运性质[D].山东大学,2013.
[46]杨金帅.核心力量训练对散打运动员平衡能力影响的研究[D].西安体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[47]高金辉.腹腔镜与开腹胃癌D2根治术的远期疗效分析[D].福建医科大学,外科学,2013,硕士.
[48]钟晴秋,蒋慰孙.分布系统的频域极点配置方法[J].自动化学报,1989,02:170-173.
[49]夏桂红.合作学习在初中英语课堂中的实验性研究[D].河北师范大学,学科教学,2013,硕士.
[50]李茜莉.湖北省农产品品牌培育研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.