淺談AES加密算法在AWS物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

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本期小編繼續(xù)為大家?guī)?lái)暑期學(xué)校優(yōu)秀作品分享之加密算法相關(guān)項(xiàng)目！對(duì)計(jì)算機(jī)安全或者密碼學(xué)感興趣的同學(xué)千萬(wàn)不要錯(cuò)過(guò)喲！

所有項(xiàng)目均在GitHub開(kāi)源，鏈接已在各項(xiàng)目介紹后附上。

AES加密算法在AWS物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

項(xiàng)目目的：為了滿(mǎn)足當(dāng)下在信息安全領(lǐng)域的廣泛需求，我們?cè)O(shè)計(jì)的是一個(gè)在物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中的AES加密、解密裝置。由FPGA的ADC串口輸入待加密的外部信號(hào)（明文），通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)隨時(shí)變更來(lái)調(diào)整加密密鑰，同時(shí)我們利用FPGA的強(qiáng)大算力對(duì)明文和密鑰進(jìn)行AES算法，得到加密后的密文。然后，將加密后的數(shù)據(jù)通過(guò)QSPI串行通信接口發(fā)送到ESP32，最后將ESP32讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸WS云端，實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)的加密可視化。

數(shù)據(jù)加密的基本過(guò)程就是對(duì)原來(lái)為明文的文件或數(shù)據(jù)按某種算法進(jìn)行處理，使其成為不可讀的一段代碼為“密文”，使其只能在輸入相應(yīng)的密鑰之后才能顯示出原容，通過(guò)這樣的途徑來(lái)達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)不被非法人竊取、閱讀的目的。加密過(guò)程的逆過(guò)程為解密，即將該編碼信息轉(zhuǎn)化為其原來(lái)數(shù)據(jù)的過(guò)程。我們希望應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，利用SEA Board的FPGA和ESP32綜合實(shí)現(xiàn)AES加密及解密過(guò)程。同時(shí)，該項(xiàng)目讓我們加強(qiáng)了對(duì)信息加密算法的了解，同時(shí)增強(qiáng)了自己的實(shí)踐能力。

應(yīng)用領(lǐng)域及適用范圍：

該項(xiàng)目涉及領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣泛，AES算法的研究從理論到應(yīng)用，己經(jīng)深入到了信息安全技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，深入研究與開(kāi)發(fā)新的AES算法實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)踐意義。隨著密碼技術(shù)的高速發(fā)展，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) AES(Rijndae1)算法將逐漸取代 DES在 IPSec、SSL和ATM 中的使用，并廣泛應(yīng)用于虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器(RAS)、SONET(同步光網(wǎng)絡(luò))、高速ATM／Ethernet路由器、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、電子金融業(yè)務(wù)等領(lǐng)域。此外，網(wǎng)絡(luò)保密系統(tǒng) 、財(cái)政保密、電子游戲保密等方面也將采用AES加密算法，將現(xiàn)有的關(guān)于AES研究成果與其他領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合，從應(yīng)用的角度拓展數(shù)據(jù)加密技術(shù)，從而獲得新的應(yīng)用，是 AES算法(Rijndea1)的發(fā)展方向。

AES標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)替代原先的DES（Data Encryption Standard），已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過(guò)五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 （NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱(chēng)密鑰加密中最流行的算法之一。高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)算法從很多方面解決了令人擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題。

該設(shè)計(jì)適用于對(duì)文本信息、數(shù)字信號(hào)等進(jìn)行加密，從電腦上輸入一段信息，再人為設(shè)定一個(gè)秘鑰，就會(huì)得到輸出的加密信息；如果得知秘鑰和加密后的信息，也可以對(duì)加密信息進(jìn)行解密。

github鏈接：https://github.com/KexinLi-design/Xlinx-SummerSchool-AWS_IoT-AES_Algorit...

MD5加密校驗(yàn)

設(shè)計(jì)目的：利用FPGA提升MD5加密的運(yùn)算速度

相關(guān)知識(shí)：MD5加密算法、qspi串口通信、esp32編程開(kāi)發(fā)

應(yīng)用方向：可將FPGA與傳統(tǒng)CPU、MCU建立通信利用FPGA并行計(jì)算加速的特性，提升傳統(tǒng)處理器的算力。

計(jì)劃實(shí)現(xiàn)：研究MD5加密校驗(yàn)算法原理，參考相關(guān)文獻(xiàn)論文，完成其代碼實(shí)現(xiàn)，結(jié)合暑期學(xué)校所學(xué)FPGA知識(shí)，在FPGA上運(yùn)用MD5校驗(yàn)算法進(jìn)行RTL仿真，并且結(jié)合ESP32與FPGA的QSPI通信，將接收到的信息進(jìn)行MD5校驗(yàn)。

已實(shí)現(xiàn)功能：完成了MD5校驗(yàn)算法的verilog代碼實(shí)現(xiàn)，并完成了RTL仿真，結(jié)合QSPI通信，將從ESP32接收到的信息在FPGA中進(jìn)行MD5校驗(yàn)，通過(guò)串口可以直接將加密結(jié)果返回到串口監(jiān)視器，利用arduino燒寫(xiě).bit文件后在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行正確。

編輯：hfy