1. 研究目的与意义
2004 年 IEEE 无线标准小组公布了 802.11i 无线局域网安全补充标准,其中定义了基于 AES 的全新工作模式 CCM,满足了当时无线局域网安全性的迫切需求,推动工业 4.0、物联网、智能家居、智能驾驶等技术从概念阶段逐渐走向成熟.目前AES-CCM加密协议已广泛被802.11、802.15、802.16、Bluetooth、Zigbee等无线通讯协议采用.CCM模式主要由经典的密文块连接CBC分组模式和计数器CTR分组模式构成.CBC 分组模式主要用于生成消息完整性校验值(MAC),CTR 分组模式主要用于对传输数据加解密.因此 AES-CCM 加密协议同时具备验证数据完整性、真实性和保障数据安全性的功能.相比于软件实现,硬件实现密码算法具有更高的性能、更高的安全性、更低的功耗。
面向资源受限的物联网数据安全，采用硬件实现 AES-CCM，以保证采集数据的完整性和机密性，具有一定的实践意义。
2. 课题关键问题和重难点
1.关键问题 设计一个aes加解密电路，并进行仿真调试，使其功能验证正确，并优化电路性能；1.熟悉设计的流程以及仿真工具的使用；2.对设计的加密电路进行仿真，功能验证；3.能够从面积、速度等方面优化电路设计；2.难点由于AES分组密码算法的加密和解密是不对称的，所以在硬件的设计过程中，尽量复用运算功能相同的单元，减小了芯片的面积；关掉处于空闲状态模块的时钟，降低了功耗；提前计算轮密钥并采用流水线结构，既降低了控制模块的复杂性又提高了芯片的吞吐量。
具体包括：1． 在字节替换模块实现中，提出了一种模块复用技术，该技术使用同一模块实现加密和解密过程中非线性求逆运算，从而节约了大量的硬件资源；2. 在常规轮变换中，提出了一种密钥加法和列混合变换集成化的硬件结构设计，通过一定的条件选择，使得同一个模块可以实现加密和解密中的线性，变换既消除了加解密硬件结构的不同又节约了大量的硬件资源；3. 采用流水线结构，固定的密钥长度，减少了控制模块的复杂性，使加解密速度相同提高了芯片加解密数据的吞吐速率；4. 采用门控时钟技术以降低芯片的功耗。
3. 国内外研究现状（文献综述）
AES-CCM协议分析将分组加密算法解决了一组明文的加密问题，而工作模式定义了各个分组数据间的相互关系，其将加密算法与一些反馈及简单的运算组合到一起，用以防止数据在传输过程中被篡改，并定义了在不同应用要求和场合下正确使用分组加密算法的规范【2】。
计数器(CTR)模式在1979年提出，用于对消息进行加密以保证数据的机密性，可并行处理加解密操作【3】。
密码分组链接消息验证(CBC-MAC)模式最早在数据加密算法(DES)算法中用于计算消息的认证码，以保证数据的完整性鉴权。
4. 研究方案
AES算法的实现结构，首先用VHDL语言将四种基本转换描述出来,建立模块。
然后用一定的时序和控制信号将各基本模块连接起来,以完成整个加密过程。
之后，在已经实现AES基本加密部分的基础之上，将其应用于AES-CCM的数据加密和校验码两部分。
5. 工作计划
2022-2022-1学期：第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。
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第17周：与导师沟通进行课题总体规划。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
