基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統的製作方法
2023-05-09 09:13:26 1
專利名稱：基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通訊工程，具體說就是一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系 統。
背景技術：
隨著移動通信技術的進步，手機儼然成為了十分普及的通信工具，人們每天都用 手機收發各種信息，手機成為一個神通廣大的智者，然而手機的安全問題早已危機四伏， 手機每天暴露在人群當中，這就導致了大家雖然喜歡手機但同時也害怕手機個人信息的洩 露。最容易洩露的就當屬簡訊息了，簡訊息作為手機通信的十分重要的方式，應用也非常廣 泛，但是簡訊息的傳輸安全性還有待提高，目前已有通過手機攔截卡截獲用戶手機簡訊息 內容的案例出現，並且行動電話的監聽問題也逐漸顯現。涉及到安全傳輸，就必須有加密算法，由於混沌是二十世紀人類所發現的新現象， 並且正在被廣泛研究，包括混沌特性研究，混沌應用研究。因為混沌對初始條件具有敏感依 賴性、長期不可預測性、運動軌跡無規則性及複雜多變等特點與密碼學很多要求是吻合的， 利用混沌與密碼學結合開展研究是近年來混沌研究熱點。例如利用混沌對圖像加密，混沌 代替m序列生成偽隨機序列，利用混沌作為密鑰生成器，利用混沌作為一種非線性函數構 成組合序列密碼等，尤其是開展基於混沌算法的序列密碼研究，將解決非線性序列密碼存 在的問題，增加攻擊者的破譯難度，為信息安全領域提供新的研究方法和實現途徑。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用GSM網絡良好覆蓋範圍、在不增加系統複雜性的 前提下，實現對信息進行序列密碼加密的傳輸和準確接收的基於混沌算法的手機簡訊硬體 加密傳輸系統。本發明的目的是這樣實現的它是由手機模塊單元、手機加密模塊單元、手機解密 模塊單元、串行口單元和電腦組成的，手機模塊單元連接手機加密模塊單元和手機解密模 塊單元，手機加密模塊單元和手機解密模塊單元連接串行口單元，串行口單元連接電腦。本發明還有以下技術特徵(1)所述的手機加密模塊單元包括控制模塊、加密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機 其他功能和多路選擇，控制模塊分別連接加密核、非加密簡訊和手機其他功能，加密核連接 加密簡訊，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。(2)所述的手機解密模塊單元包括控制模塊、解密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機 其他功能和多路選擇，控制模塊分別連接解密核、非加密簡訊和手機其他功能，解密核連接 加密簡訊，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。本發明一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統，基於簡訊息的安全傳輸 問題提出的解決方案系統。基於混沌算法與傳統密碼體制的A5/1算法的改進算法以FPGA 晶片作為加密內核，對編輯好的文本數據進行加密，採用仿真手機的sim300無線傳輸模塊
3進行簡訊息的收發。該系統利用GSM網絡的良好覆蓋範圍，在不增加系統複雜性的前提下， 實現了對信息進行序列密碼加密的傳輸和準確接收，提高了無線通信的距離以及數據傳輸 過程中的安全性，並且保證其完整性和可靠性。本發明的有益效果在於1.本發明對於混沌序列進行深入研究，基於混沌序列密碼的設計方法，通過測試 其偽隨機性從而論證其作為密鑰的可行性。研究表明，混沌序列作為初始密鑰，其輸出密鑰 序列保留了良好統計特性，與傳統序列密碼方法相比具有實現簡便、系統複雜度高、抗攻擊 性強特點，是結合混沌密碼學的特徵提出實現的。2.利用FPGA器件實現混沌密鑰算法運算問題，把數學運算用簡單的集成電路實 現，加快運算速度和提高了加密晶片集成度，保證其不影響簡訊息傳輸速度快的優勢。3.加密算法可隨時替換，本發明中也附帶提供了 RSA算法編程和橢圓曲線加密算 法的VHDL代碼。4.隨著移動通信的發展，手機信息的安全日益重要，研究基於混沌算法的手機短 信硬體加密傳輸系統，對傳輸簡訊息進行實時加密，可有效提高簡訊息的安全性，適應人們 日益提高的信息隱私安全和現代保密通信技術發展的趨勢。
圖1為本發明的結構原理方框圖2為本發明的Logistic映射的分岔圖3為本發明的Logistic概率密度分布圖4為本發明的u-Lyapimov指數關係圖5為本發明的Logistic混沌模型設計框圖
圖6為本發明的Logistic晶片封裝圖7為本發明的Logistic序列仿真輸出；
圖8為本發明的平衡性比較表；
圖9為本發明的遊程分布比較圖10為本發明的加密算法設計原理圖11為本發明的FPGA內部結構圖12為本發明的SIM300插座電路圖13為本設計用到的FPGA晶片原理圖14為本發明串口電平轉換電路；
圖15為本發明JTAG下載口電路；
圖16為本發明5V電源轉4. 2V模塊原理圖17為本發明5V電源轉3. 3V模塊原理圖18為本發明3. 3V電源轉1. 2V模塊原理圖
圖19為本發明的VHDL程序流程圖20為本發明的上位機軟體流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明作進一步說明。實施例1 結合圖1，本發明一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統，它 是由手機模塊單元、手機加密模塊單元、手機解密模塊單元、串行口單元和電腦組成的，其 特徵在於手機模塊單元連接手機加密模塊單元和手機解密模塊單元，手機加密模塊單元 和手機解密模塊單元連接串行口單元，串行口單元連接電腦。本發明還有以下技術特徵所述的手機加密模塊單元包括控制模塊、加密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機其 他功能和多路選擇，控制模塊分別連接加密核、非加密簡訊和手機其他功能，加密核連接加 密簡訊，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。所述的手機解密模塊單元包括控制模塊、解密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機其 他功能和多路選擇，控制模塊分別連接解密核、非加密簡訊和手機其他功能，解密核連接加 密簡訊，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。實施例2 令用戶1為發送端，分別向用戶2和普通用戶3傳送非加密簡訊息，在 用戶1軟體測試平臺中輸入用戶2號碼，編輯短消息內容，選擇加密方式為非加密，點擊發 送，這時在用戶2端的軟體測試平臺中顯示收到相應的短消息內容，顯示簡訊類型為非加 密；再在用戶1中輸入普通用戶3的號碼，選擇非加密方式發送與剛才相同的短消息內容， 這時手機用戶也接收到相應的短消息。實施例3 用戶1仍為發送端，選擇加密發送方式進行短消息的發送，先在用戶1 端進行密鑰的初始化，輸入密鑰可以任意，點擊初始化密鑰，這時會自動彈出對話框顯示初 始化成功，先輸入普通用戶3的號碼，點擊發送，這時，手機用戶收到的短消息為加密後的 信息，顯示為亂碼。再向用戶2發送，用戶2進行密鑰的初始化，選擇與用戶1不同的初始 化密鑰，點擊初始化密鑰，顯示初始化成功，此時，用戶1向用戶2發送加密簡訊息，在用戶 2端可以看到，簡訊息類型是加密，但是內容卻為亂碼，這說明初始化密鑰不匹配，是無法正 確的解密已加密好的手機簡訊息的。實施例4 將用戶2的初始化密鑰改成與用戶1相同，點擊初始化密鑰，顯示初始 化成功，這時用戶1向用戶2發送加密好的簡訊息，在用戶2端可以看到簡訊息類型是加 密，內容也正確的解密出來，這說明，當兩系統的初始化密鑰匹配時，能夠準確的接收加密 簡訊，這使得簡訊息在傳輸過程中的安全性得到了保證。為了顯示用戶1與用戶2均可以 作為發送端和接收端，我們再令用戶2給用戶1回復一條加密簡訊，在用戶1端也可以正確 的解密和顯示。實施例5 系統實現的功能我們使用的用戶1，2和手機用戶3三者之間均能進行普通非加密簡訊息的收發， 在對簡訊息進行加密後，手機用戶收到的簡訊息是亂碼信息，而用戶界面如果密鑰不一致， 也會收到相應的亂碼信息，如果講加解密鑰輸入一致，就會正確的解出完整的信息，實現手 機簡訊息的加密傳輸與解密接收功能。本發明的有益效果在於1.本發明對於混沌序列進行深入研究，基於混沌序列密碼的設計方法，通過測試 其偽隨機性從而論證其作為密鑰的可行性。研究表明，混沌序列作為初始密鑰，其輸出密鑰序列保留了良好統計特性，與傳統序列密碼方法相比具有實現簡便、系統複雜度高、抗攻擊 性強特點，是結合混沌密碼學的特徵提出實現的。2.利用FPGA器件實現混沌密鑰算法運算問題，把數學運算用簡單的集成電路實 現，加快運算速度和提高了加密晶片集成度，保證其不影響簡訊息傳輸速度快的優勢。3.加密算法可隨時替換，本發明中也附帶提供了 RSA算法編程和橢圓曲線加密算 法的VHDL代碼。4.隨著移動通信的發展，手機信息的安全日益重要，研究基於混沌算法的手機短 信硬體加密傳輸系統，對傳輸簡訊息進行實時加密，可有效提高簡訊息的安全性，適應人們 日益提高的信息隱私安全和現代保密通信技術發展的趨勢。分析與結論經過系統的測試與分析，驗證了本發明實現了對手機簡訊息的加密和解密傳輸， 並且通過測試調試，也說明了只有在初始化密鑰匹配的前提下，加密的手機簡訊息才能被 成功的解密出來，這就保證了手機簡訊息在傳輸過程中的安全性，實現了本設計的目的，對 手機簡訊息的加密傳輸。實驗測試證明，應用本開發板以及配套編程的軟體測試平臺，可以 基本實現簡訊息的非加密以及加密傳輸，並且通過與正常普通手機用戶的收發信息，測試 本系統具有通用性。實施例6 信息讀取線程軟體會自動根據模塊發送過來的數據進行判斷。如果是 非加密信息，則直接從數據中提取出用戶信息。如果是加密信息，需要用戶初始化密鑰，軟 件將密鑰寫入FPGA加/解密模塊中。軟體從FPGA加/解密模塊解密的數據中提取出用戶 信息。當接收方的密鑰與發送方不一致時，軟體窗口不能顯示出正確的信息，只有雙方的密 鑰完全一致時，才能正確的解讀出信息。信息發送線程如果選擇普通模式發送，軟體會自動將用戶信息添加的GSM的消 息結構中去。如果選擇加密模式，用戶需要初始化密鑰，軟體將密鑰寫入FPGA加/解密模 塊中。然後將用戶信息添加的GSM的消息結構中，發送給FPGA加/解密模塊。模塊加密用 戶信息部分，發送加密好的信息。
權利要求
一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統，它是由手機模塊單元、手機加密模塊單元、手機解密模塊單元、串行口單元和電腦組成的，其特徵在於手機模塊單元連接手機加密模塊單元和手機解密模塊單元，手機加密模塊單元和手機解密模塊單元連接串行口單元，串行口單元連接電腦。
2.根據權利要求1所述的一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統，其特徵 在於所述的手機加密模塊單元包括控制模塊、加密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機其他功 能和多路選擇，控制模塊分別連接加密核、非加密簡訊和手機其他功能，加密核連接加密短 信，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。
3.根據權利要求1所述的一種基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統，其特徵 在於所述的手機解密模塊單元包括控制模塊、解密核、加密簡訊、非加密簡訊、手機其他功 能和多路選擇，控制模塊分別連接解密核、非加密簡訊和手機其他功能，解密核連接加密短 信，加密簡訊、非加密簡訊和手機其他功能連接多路選擇。
全文摘要
本發明提供一種利用GSM網絡良好覆蓋範圍、在不增加系統複雜性的前提下，實現對信息進行序列密碼加密的傳輸和準確接收的基於混沌算法的手機簡訊硬體加密傳輸系統。它是由手機模塊單元、手機加密模塊單元、手機解密模塊單元、串行口單元和電腦組成的，手機模塊單元連接手機加密模塊單元和手機解密模塊單元，手機加密模塊單元和手機解密模塊單元連接串行口單元，串行口單元連接電腦。本發明基於混沌算法與傳統密碼體制的A5/1算法的改進算法以FPGA晶片作為加密內核，對編輯好的文本數據進行加密，採用仿真手機的sim300無線傳輸模塊進行簡訊息的收發，提高了無線通信的距離以及數據傳輸過程中的安全性，並且保證其完整性和可靠性。
文檔編號H04W88/02GK101917709SQ20101023718
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者丁群, 楊自恆, 潘晶, 薛兵兵, 馬宏斌, 齊娜 申請人:黑龍江大學