[發明專利]一種基于可編程邏輯陣列實現安全傳輸的方法

有效

• 申請號: 202011080151.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112256622B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉昱;吳志鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F15/167
• 分類號: G06F15/167;G06F8/41
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種基于可編程邏輯陣列實現信息安全傳輸系統的方法，步驟1、對開源的RISC?V指令集進行裁剪和擴展；步驟2、設計信息安全傳輸系統的發送端、接收端的加密模塊和解密模塊硬件部分；步驟3、完善信息安全傳輸系統的編譯工具；步驟4、對開源Linux系統進行裁剪，移植到RISC?V上形成能夠運行與調度的資源；步驟5、在交叉編譯環境中調用匹配內核以RISC?V體系架構編譯linux內核，同時把加密模塊和解密模塊的驅動程序加載到內核中，生成新的內核鏡像文件；步驟6、對硬件電路進行綜合、布局布線后加載到可編程邏輯陣列中，引導嵌入式操作系統的啟動。本發明提高了信息安全傳輸系統的自主可靠性和安全性。

技術領域

本發明涉及數字電路、加密算法、通信技術等技術領域，特別是涉及一種基于可編程邏輯陣列實現安全傳輸的方法。

背景技術

信息作為一種資源,它的普遍性、共享性、增值性、可處理性和多效用性,使其對于人類具有特別重要的意義。保證信息安全性的實質要保護信息系統或信息網絡中的信息資源免受各種類型的威脅、干擾和破壞。

隨著科技的發展和互聯網的普及，各方面的信息量都在急劇增加，對信息的存儲、傳輸提出了更高的要求。同時，物聯網和移動互聯網等新網絡的快速發展給信息安全帶來更大的挑戰。物聯網將會在智能電網、智能交通、智能物流、金融與服務業、國防軍事等諸多領域得到應用，物聯網中的認證機制和加密機制是安全上最重要的兩個環節，也是信息安全產業中保障信息安全的薄弱環節。與此同時，隨著互聯網的發展，傳統的網絡邊界不復存在，給未來的互聯網應用和業務帶來巨大改變，給信息安全也帶來了新挑戰。融合開放是互聯網發展的特點之一，網絡安全也因此變得正在向分布化、規模化、復雜化和間接化等方向發展，信息安全產業也將在融合開放的大安全環境中探尋發展。保證信息的安全傳輸日益成為研究的熱點問題。

針對某些行業或領域，對傳輸系統的安全性有較高要求，為增強軟件和硬件的自主可控性，防止傳輸的信息被竊取，因此需要從軟硬件兩個方面設計安全傳輸系統，從而保證安全的信息傳輸。

保證信息傳輸安全的方式多種多樣，這些方法都具有保證傳輸信息的安全性，但因行業不同，對傳輸系統安全性的要求也不同；此外，雖然現在提供信息傳輸安全的方案及應用越來越多，然而它們中的大部分，仍舊沒有通過軟硬件協同設計的方法來保證信息傳輸系統的安全。

隨著軟硬件協同設計方法的快速發展和成熟，為本領域提出的一種基于可編程邏輯陣列實現安全傳輸的方法提供了合適的研究基礎。

發明內容

基于以上所述當前信息安全傳輸所存在的不足以及結合科學技術的快速發展，為了更好的滿足人們對信息安全的需求，本發明提出了一種基于可編程邏輯陣列實現安全傳輸的方法，利用開源的RISC-V指令集、自定義加密算法以及可編程邏輯陣列的可重構性對信息進行安全處理和傳輸。以上幾點，都使得本發明提出的基于可編程邏輯陣列實現安全傳輸的方法成為可能。

本發明的一種基于可編程邏輯陣列實現信息安全傳輸系統的方法，具體包括以下步驟：

步驟1、對開源的RISC-V指令集進行裁剪和擴展，以滿足信息安全傳輸系統的要求；

步驟2、設計信息安全傳輸系統的發送端、接收端的加密模塊和解密模塊硬件部分，采用非對稱加密算法以保證加密過程的安全性，用一個密鑰加密信息后，只有對應的密鑰才能解開；公鑰可向其他人公開，私鑰則保密，其他人無法通過該公鑰推算出相應的私鑰；

步驟3、基于LLVM編譯器框架進行修改，添加RISC-V后端以及自定義指令，完善信息安全傳輸系統的編譯工具，完善交叉編譯工具鏈，提高系統使用的便利性；

步驟4、對開源Linux系統進行裁剪，移植到RISC-V上形成能夠運行與調度的資源；