基于微处理器串行接口通信的32位公钥加密算法的研究与应用.doc

摘要：本文主要介绍了基于微处理器串行接口通信的32位公钥加密算法的研究与应用。当前网络安全面临严峻挑战，本课题的研究对网络通信安全问题具有一定参考价值。本课题的主要工作是设计加密算法并用程序实现，选择合适的微处理器，然后以该微处理器为核心建立一个微处理器系统。该系统可以通过USB转串口实现和台式机的数据通信，而且在通信时可以实现加密解密。加密算法选用的是当前使用最多最具影响力的RSA公钥加密算法。

系统工作流程为：单片机系统通过USB串口与台式机相连，台式机发送给单片机一个明文数据，单片机在接收到数据之后对该数据进行加密并存储。然后再把加密后的数据发给另一台式机，台式机收到数据并解密，从而完成通信过程，保证了安全通信。本次毕设使用的密钥长度是32 位的，经研究分析可得到，在传送少量数据时，32位的密钥长度可以满足通信安全需求。但传送大量数据时，32位密钥已经不能保证通信安全，此时，我们应当使用更大长度的密钥对通信数据进行加密，从而保证数据通信安全。

关键字：串口通信，单片机，RSA算法，USB串口

目录

摘要

ABSTRACT

1　引言-1

2　公钥加密算法简介-2

2.1　密码学发展史-2

2.1.1　古典密码和近代密码-2

2.1.2　现代密码-2

2.2　加密算法分类-3

2.2.1　对称加密算法-3

2.2.2　非对称加密算法-4

2.3　RSA加密算法的描述-4

2.3.1　四个数学概念-4

2.3.2　公钥与私钥的产生-5

2.3.3　加密和解密过程-5

2.4　RSA 公钥密码体制的安全性分析-6

2.5　RSA加密算法的缺点-7

3　系统总体方案设计-8

3.1　设计方案总述-8

3.2　仿真工具介绍-9

3.2.1　Protues-9

3.2.2　VSPD和串口调试助手-9

3.3　方案功能概述-9

3.3.1　总体功能介绍-9

3.3.2　系统总体构成框图-10

4　硬件设计-11

4.1　微处理器基本介绍-11

4.1.1　微处理器的概念及特点-11

4.1.2　微处理器的组成-11

4.1.3　微处理器的分类-11

4.2　单片机选型-12

4.3　USB接口芯片简单介绍-13

4.3.1　USB接口和RS-232(DB-9)串口的对比-13

4.3.2　USB驱动安装-14

4.4　硬件电路连接-14

4.4.1　单片机最小系统电路-14

4.4.2　串口在Proteus中的应用-15

4.4.3　硬件仿真-16

5　软件设计-17

5.1　开发环境介绍-17

5.2　C开发环境及上位机程序-17

5.2.1　VC6.0简介-17

5.2.2　硬件仿真-18

5.3　RSA加密算法的C程序实现-20

5.4　串口通信程序设计-21

5.4.1　串行通信的概念及特点-21

5.4.2　串行通信的分类-21

5.5　单片机串口通信设计-22

6　结论-23

致谢-24

参考文献-25