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研究生: 陳泓佑
Hong-You Chen
論文名稱: AES之遠端嵌入式系統平台
AES Remote Embedded System Platform
指導教授: 黃奇武
Huang, Chi-Wu
張吉正
Chang, Chi-Jeng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 57
中文關鍵詞: AESe-LearningFPGAMicroBlaze遠端
英文關鍵詞: AES, e-Learning, FPGA, MicroBlaze, remote
論文種類: 學術論文
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  • 當今科技傳播進步,高級加密標準(Advanced Encryption Standard)已經被廣泛應用於各方面軟硬體通訊設備。
    本實驗室使用AES演算法為基礎,透過物件導向程式語言,開發出一套AES應用軟體的平台。本研究將平台增加與修改,製作出對AES之初學者能快速學習的e-learning平台。硬體方面,在EDK環境下使用MicroBlaze處理器,將AES的32位元硬體架構與軟體架構同時放置於FPGA中,讓嵌入式系統可執行AES的軟硬體功能。
    此系統除了有AES基本架構外,還包含了在文字、各模式圖片、FPGA、遠端控制等各類應用。本研究最後整合軟硬體,開發提供使用者學習AES的平台,對研究AES來說,是一套很有用的工具。

    Advances in technology, the Advanced Encryption Standard (Advanced Encryption Standard) has been widely used in all aspects of hardware and software communications equipment.
    In our laboratory using the AES algorithm, based on the C # programming language to develop a set of AES application software platform, In this study, the platform to increase and modify, create AES of the beginners can quickly learn the e-learning platform. MicroBlaze processor in the EDK environment,AES 32-bit hardware architecture and software architecture placed in the FPGA at the same time, let embedded system executable AES of Hardware and software features.
    AES basic architecture, this system also includes in the text, the pictures of each mode, FPGAs, remote control and other types of applications. Finally, integration of hardware and software, developed to provide users with the AES-learning platform for research AES is a useful tool.

    中文摘要..…………….………………………………..……………………………i 英文摘要..………..…………………………………………………………………ii 誌  謝……………………………………………………………..……………iii 目  錄……………………………………………………………..……………iv 圖 目 錄……………………………….…………….……………………………vii 表 目 錄………………………...………………………………...……………….x 第一章  緒論……………………………………………………………………1 1.1 研究背景………………………………………………………………1 1.2 研究動機………………………………………………………………2 1.3 研究目的………………………………………………………………3 1.4 研究步驟………………………………………………………………4 第二章  AES以及嵌入式系統介紹……………………………………………5 2.1 高等加密標準演算法…………………………………………………5 2.2 位元組取代轉換與反位元組轉換(SubBytes / InvSubBytes)…….…7 2.3 移列轉換與反移列轉換(ShiftRows / InvShiftRows)…………...……8 2.4 混行轉換與反混行運算(MixColumns / InvMixColumns)……..…….9 2.5 金鑰加法運算(AddRoundkey)……………………...……………….10 2.6 金鑰擴展(KeyExpansion)…………………..……………………….10 2.7 嵌入式系統(embedded system)……………..……………………….11 第三章  相關文獻探討……………………...…………………………...……13 3.1 32-bit AES………….….……….…………………………...………13 3.2 MicroBlaze 架構…….….……...….………………………...………14 3.3 C#軟體模擬實現AES….……….…………………………...………15 3.4 Socket架構…………………………………………………….…….18 3.5 線上學習(e-learning)………………………….……………….…….20 3.6 維基百科……………………………………………………….…….21 3.7 五種模式比較分析…………………………………………….…….22 3.8 文獻分析……………………………………………………….…….26 第四章  AES軟體架構………………………………………………………27 4.1 AES軟體架構設計…………………………..…………………..…27 4.2 AES加密方塊………………………………..……………………28 4.3 AES解密方塊…………….……………..……………………..…28 4.4 金鑰產生…………………………………..……………………..…29 4.5 加解密流程…………………………………………..………………30 4.6 文字應用……………………………………………..………………30 4.7 基本圖片加解密…………………..…………………………………31 4.8 手寫圖片應用…………………..……………………………………33 4.9 壓縮圖片應用…………………..……………………………………34 4.10 各模式圖片加解密…………………..……………………………35 4.11 各種模式加密結果比較…………………..………………………37 4.12 CTR模式加密結果比較………………..…………………………38 第五章  AES嵌入式架構………………..…….……………….……………40 5.2 FPGA內部硬體設計流程..…..………………………………………40 5.2 FPGA內部軟體設計流程..…..………………………………………40 5.3 嵌入式系統..…………………....……………………………………41 5.4 遠端應用..……………………....……………………………………44 第六章  實驗結果……………………………………………………..………48 6.1 本研究環境……………………...………………..………...…..……48 6.2 本研究開發介面增加部分…………………………..………………49 6.3 執行速度比較..………………………………..……..………………50 6.4 遠端應用速度比較…………………………………..………………52 第七章  結論與未來展望……………………………………………..………53 參考文獻…………………….…………………………………………………….54 自 傳…………………….…………………………………………………….56 學術成就…..……………….…………………………………………………..….57

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