基于混沌AES的预付费系统

作     者：石晨 

作者单位：扬州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹永忠

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：混沌 AES 预付费 

摘      要：目前预付费刷卡终端在公共事业收费领域得到了广泛应用,然而采用GPRS传输数据的预付费终端多采用明文传输,存在数据传输的安全性和可靠性问题。论文采用嵌入式技术和基于混沌的改进AES算法(ChaosAES),设计了一种集成本低廉、安全可靠、用户体验良好等优点于一体的预付费系统。系统通过GPRS模块与服务器通信,具有读写卡、语音播报、屏幕显示等人机交互功能。构建预付费系统存在两个难点:一是预付费终端的搭建及其程序设计、二是如何保证上位机(多线程Socket)和下位机(预付费刷卡终端)之间报文传输的安全可靠。系统以STM32为MCU、M6311为GPRS通信模块、24C02为存储模块,并设计了 IC卡读写模块、确定了各模块与STM32的连接端口和通信方式、设计了基于库函数的STM32与其它模块之间的通信程序。论文设计了上位机与下位机之间传输报文格式,并采用CRC报文缓存技术,保证了在通信环境恶劣情况下报文传输的可靠性,以及GPRS模块通信故障情况下充值业务的完整性。同时系统运用Logistic模型产生伪随机序列进行密钥分散,取代AES的轮密钥生成算法,有效解决了 AES容易受到Square攻击和功耗分析法威胁的问题,以及通过对AES轮操作进行简化形成新的基于混沌的改进AES加密算法,运用该算法对传输报文进行加密,保证上位机(多线程Socket)和下位机(预付费刷卡终端)之间报文传输安全性的同时兼顾终端运行速度。通过系统测试以及在内蒙古通辽等地区实际上线运营情况表明:基于混沌AES的预付费系统,人机交互体验良好、数据传输安全可靠、可准确完成充值。