基于DSP的安全无线多媒体数字终端(08-100)

　　1 系统概述

　　本设计利用DSP开发板的强大运算能力，实现了多种需要进行大量运算的信息安全算法。实现了开机用户认证、语音保密通信[1][2]、文字信息加密传输、信息隐藏传输[3]、跳频通信[4]、信息安全存储备份、定时锁机和终端销毁，七项安全功能。整个设计基于ICETEK-VC5509-A开发板，系统的硬件部分还外加了无线射频模块nRF24L01[5]、8×8键盘和128×64蓝屏液晶。芯片ZLG7289B[6]用于键盘扫描管理，液晶的驱动采用MEGA16[7]单片机，整个系统不但实现了高质量的保密语音通信，还具有良好的人机交互功能。

　　系统利用上电到输入密码时间的不确定性，随机生成用户私钥，通过Diffie-Hellman[8]密钥交换体制(ECC实现)生成会话密钥。为了提高保密通信的安全性和灵活性，系统实现了可供选择4种加密算法AES[9]、RC5[10]、IDEA[11]、KASUMI[12]和可配置参数的LSB[13]信息隐藏算法。我们自主开发实现了USB驱动[14]，使得开发板能够和PC机直接通信，这也为信息存储备份提供了便捷。除此之外，系统能够设定自动锁机的时间。

　　整个系统的信号传输模型如图1-1所示。

　　图1-1 系统传输模型

　　2 方案设计与比较

　　2.1 系统安全方案

　　方案一：预置密钥，定期更换密钥，用对称密码体制进行数据加密。PC机通过USB向终端预置密钥，通信时采用预置的密钥进行对称加密。统的安全性在一定程度上依赖于密钥的更新周期，而在实际应用中，缩短密钥的更新周期比较麻烦。

　　方案二：密钥交换基于公钥密码体制，数据加密基于对称密码体制。PC机通过USB向终端写入公钥算法的参数。开机后，A、B随机生成自己的私钥,计算得到自己的公钥，并向对方公开自己的公钥。A使用自己的私钥和B的公钥生成会话密钥，B通过自己的私钥和A 的公钥生成会话密钥，且会话密钥相同。通信结束后清除该次生成的私钥、公钥和会话密钥，下次开机则重复上述会话密钥的生成过程。

　　方案二的实现较方案一更为复杂。但考虑到方案二的安全性更高，且方案二在保证会话密钥安全性的前提下，有效的缩短了会话密钥的生存期，提高通信的安全性。另外，还可以通过PC机定期更新公钥参数。再加上方案二更适合于无线移动通信，符合我们的设计背景，因此我们采用方案二。