Здравствуйте уважаемая комиссия. Представляю Вам дипломный проект на тему Радиостанция с режимом симметричного блочного шифрования. Целью данного дипломного проекта разработка программируемого радио. Данная тема очень актуальна, так как в настоящие время задача построения малогабаритный, малопотребляющих и многофункциональных специализированных радиостанций на основе современной элементной базы, которые могли бы выполнять различные задачи по формированию, передаче, приему и обработке зашифрованных сигналов.
В основы кодирования был положен алгоритм DES, который шифрует информацию блоками по 64 бита с помощью 64-битного ключа шифрования, в котором используется только 56 бит. Шифрование информации выполняется следующим образом рисунок Алгоритм шифрования DES и выполняется в несколько этапов:
Этап 1. Над 64-битным блоком данных выполняется начальная перестановка IP согласно следующей таблице.
Этап 2. Результат предыдущей операции делится на 2 субблока по 32 бита, над которыми производятся 16 раундов преобразований.
Этап 3. Полученные субблоки объединяются в 64-битный блок, над которым выполняется финальная перестановка IP-1 согласно следующей таблице.
На следующем слайде представлена структурная схема, с помощью которой и будет реализована радиостанция. Мы видим:
Полосовой фильтр который производит фильтрацию внеполосных сигналов, защищает первый каскад усиления от мощных помех на входе приёмника.
МШУ – малошумящий усилитель, для обеспечения заданного отношения сигнал шум, повышает чувствительность приемника.
ФНЧ перед АЦП – выделяет полосу частот, занимаемую одним каналом. Так как разрабатываемое устройство предназначено для приёма сигналов с различной шириной спектров, то его необходимо делать перестраиваемым.
УНЧ – усилитель низкой частоты, усиливает сигнал до значений необходимых для нормальной работы АЦП
ФНЧ после ЦАП – выделяет заданную ширину спектра, убирает стробоскопический эффект.
ЦСП – цифровой сигнальный процессор выполняет демодуляцию сигналов, тактовую синхронизацию, взаимодействие с периферийными устройствами, передача данных на цифроаналоговый преобразователь, а так же выполняет задачу шифрование и дешифрования симметричного блочного кодирования передаваемого сигнала.
Далее на основе этой структурной схемы была разработана электрическая принципиальная схема, которую целесообразно разделить аналоговую часть в которую входят входной фильтр модулятор/демодулятор УНЧ, выходной каскад динамика и микрофона и на цифровую в которую Вошли АЦП ЦАП, интерфейс с компьютером и жк-дисплей.
Так же в моем дипломном проекте на основе разработанной принципиальной схемы была разработана печатная плата законченного узла вв который входят ПФ , МШУ и демодулятор (LT5546).
Так же был разработан общий вид конструкции, где присутствуют разъем для соединения с компиютером, жк-дисплей для вывода и корректировки ключа шифрования, антенна, и клавиатура. Устройство имеет стандартную форму.
Так же было выполнено с помощью программы MatLab 7.6.0 имитационное моделирования алгоритма симметричного блочного шифрования DES с помощью программы MatLab 7.6.0.
На рис 1. Изображен график зависимости вероятности ошибки на бит от вероятности ошибки на отсчёт, он отображает процесс смешивания разных бит из разных отсчётов, тем самым характеризуя внутреннюю структуру алгоритма шифрования. Он показывает на сколько сильно распределены биты одного отсчёта данных по всему массиву.
На следующем слайде изображен сигнал sin(x) при разных вероятностях ошибки на бит исходный сигнал синий график рашифрованный зеленый, Из графиков видно, что при изменении вероятности ошибки на бит с 0.01 до 0.001 исходный сигнал при дешифровании восстанавливается с меньшим количеством ошибок, а корреляционная функция дешифрованного сигнала(зеленый график) практически повторяет корреляционную функцию исходного сигнала(синий график), что говорит о том что при дальнейшем уменьшении вероятности ошибки на бит сигнал после расшифровки будет полностью с совпадать во временной области с исходным. Также на графике показана корреляционная функция зашифрованного сигнала (красный график).
Далее следует шифруем исходный сигнал sin(x) и расшифруем его при единственном неправильном символе в ключе. Как видно исходный сигнал sin(x) (синий график) не соответствует дешифрованному сигналу (зеленый график) тоже самое наблюдается и для корреляционных функций, исходного и дешифрованного сигналов, поэтому даже единственная ошибка при вводе ключа для дешифрования сигнала и сигнал полностью отличается от исходного, что говорит о высокой криптостойкости алгоритма DES, и что ключи для шифрования и дешифрования должны полностью совпадать, иначе расшифровка невозможна (сигнал представляет собой некоррелированный шум).
Далее промоделируем алгоритмы демодуляции сигналов : Зависимость вероятности ошибки от осш, при частотах среза: 1.5*fs – синий, 1*fs – зеленый, 0,5*fs– черный, 1,9*fs- красный Из графиков видно что fср = 1.5fс является оптимальным значением, так при увеличении данного значения частоты среза фильтра происходит захват той части спектра, где мощность сигнала мала, уменьшение же приводит к урезанию спектра, где мощность сигнала достаточно велика.
Потом зададим разную девиацию частоты и пронаблюдаем зависимость вероятности ошибки от осш. рисунок Зависимость вероятности ошибки от осш, при девиации частоты : 60кГц – синий, 15кГц – зеленый, 30кГц – красный. Чем меньше девиация, тем уже полоса сигнала, что при условии действия белого шума приводит к росту вероятности ошибки. При правильном согласовании ширины спектра сигнала с частотой среза фильтра можно получить более высокую (оптимальную) мощность сигнала.
Спасибо за внимание доклад окончен!!!!!!!!!!
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
