無線鍵盤傳輸加密之設計與實現

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姓名

梁偉宗(Wei-Tsung Liang) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系在職專班

論文名稱

無線鍵盤傳輸加密之設計與實現
(Design and Implementation of Wireless Keyboard Encryption)

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摘要(中)

隨著無線產品的快速發展，無線產品的應用越來越多。因電腦一直是使用最新的技術，無線鍵盤成為新的電腦周邊應用，但因為鍵盤是電腦重要輸入介面，使用者必須重視無線鍵盤資料傳輸的安全性。資料加密是提供無線資料傳輸安全的一項重要技術，AES(Advanced Encryption Algorithm)是由美國國家技術標準局(National Institute of Standard and Technology, NIST)所頒布的下一代加密演算法。而隨著單晶片技術的進步，不論何種加密演算法，過去只能利用硬體提供加密功能的技術，目前皆能由韌體達成加密演算法的運算進而提供更大的功能彈性於各項應用上。
在這篇論文中，利用Cypress公司的WirelessUSBTM LP 2.4G Radio SoC平台加上八位元單晶片控制器，實現AES加密演算法於無線鍵盤及USB接收器的應用上。

摘要(英)

In the advanced modern information application, there are more and more wireless product applications. Computer products always use the advanced technology, so that wireless keyboard is a new application for computer peripheral. Because of the keyboard is the main data input device of the computer interface, user should concern about the safety of the data transmission for the wireless keyboard device. Data encryption is an important technology for the wireless device data transmission application. AES (Advanced Encryption Algorithm) is the next generation encryption algorithm which announced by NIST (National Institute of Standard and Technology) of United States.
In this thesis, we use the firmware implementation of the AES encryption in the wireless keyboard with the WirelessUSBTM LP 2.4G Radio SoC and single chip 8-bit microcontroller of Cypress Semiconductor Corporation.

關鍵字(中)

★ 無線鍵盤

關鍵字(英)

★ Wireless Keyboard

論文目次

第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的與動機 1
1.3 章節介紹 2
第二章無線鍵盤及加密演算法基本理論 3
2.1 無線鍵盤單向傳輸 3
2.2 無線鍵盤雙向傳輸 5
2.3 無線射頻方案 6
2.4 AES 加密演算法 12
2.4.1. AES簡介 12
2.4.2. AES 資料加密流程 13
第三章無線鍵盤及接收器設計 16
3.1 USB 接收器設計 16
3.1.1. USB 接收器功能方塊圖 16
3.1.2. USB 接收器電路設計 18
3.1.3. USB 接收器韌體架構 19
3.1.4. USB 接收器微處理器設定 20
3.2 無線鍵盤設計 28
3.2.1. 無線鍵盤功能方塊圖 28
3.2.2. 無線鍵盤電路設計 29
3.2.3. 無線鍵盤按鍵矩陣 31
3.2.4. 無線鍵盤韌體架構 33
3.2.5. 無線鍵盤微處理器設定 36
3.3 AES 加密演算法的應用實現 39
3.3.1. 位元組代換（SubBytes） 40
3.3.2. 移列轉換（ShiftRows） 41
3.3.3. 混行轉換（MixColumns） 43
3.3.4. 回合金鑰相加（AddRoundKey） 46
3.4 無線鍵盤及USB接收器之整合設計 47
3.4.1. USB接收器與電腦連線 47
3.4.2. 連接無線鍵盤及USB接收器 48
第四章功能驗證及測試 50
4.1 AES加密運算之驗證 50
4.2 加密信號安全性差異 54
4.3 傳輸品質效率差異 54
4.4 無線鍵盤同頻干擾測試 56
4.4.1. 使用不同直接序列展頻的基片 56
4.4.2. 使用不同的AES加密金鑰 58
4.5 無線信號被監聽的難易度差異 59
4.6 電源功率使用效率差異 61
4.7 零件成本差異 62
第五章結論 64
參考資料 65

參考文獻

[1]. 張郁旼, ” 採用FPGA實現AES加密演算法”, 碩士論文, 長庚大學, July, 2006
[2]. 王億源, ” WEP、Triple-DES 及 AES 整合性加解密演算法設計與實現 - 使用FPGA”, 碩士論文, 中正大學, July, 2004
[3]. 謝正洪, “AES加解密晶片之設計與實現”, 碩士論文, 大同大學, July, 2002
[4]. AES Home Page, URL (http://csrc.nist.gov/CryptoToolkit/aes/)
[5]. NIST’s Home Page, URL (http://www.nist.gov/)
[6]. The Rijndael Page, URL: (http://www.esat.kuleuven.ac.be/~rijmen/rijndael/)
[7]. U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE/National Institute of Standards and Technology. Announcing request for candidate algorithm nominations for the Advanced Encryption Standard (AES). World Wide Web, September 12, 1997. (http://csrc.nist.gov/encryption/aes/pre-round1/aes_9709.htm.)
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[9]. Joan Daemen and Vincent Rijmen, “The Design of Rijndael,” AES – The Advanced Encryption Standard, Springer-Verlag, 2001.
[10]. B. Song and J. Seberry, “Further observations on the structure of the AES algorithm”, in Fast Software Encryption (FSE) 2003. 2003, vol. 2887 of LNCS, pp.223–234, Springer-Verlag.
[11]. Device Class Definition for Human Interface Devices (HID) at (http://www.usb.org/developers/hidpage)
[12]. Cypress PSoC Designer(TM) v. 4.3 Archive at (http://www.cypress.com/portal/server.pt?space=CommunityPage&control=SetCommunity&CommunityID=285&PageID=552&drid=66607&shortlink=&r_folder=&r_title=&ref=drs)
[13]. Cypress WirelessUSB Radio IC, CYRF6936 at (http://www.cypress.com/portal/server.pt?space=CommunityPage&control=SetCommunity&CommunityID=209&PageID=259&fid=65&rpn=CYRF6936&ref=pfm&lang=en-us)
[14]. Cypress WirelessUSB(TM) 2-Way HID Systems - AN4003 at (http://www.cypress.com/portal/server.pt?space=CommunityPage&control=SetCommunity&CommunityID=285&PageID=552&r_folder=Application%20Notes&r_title=AN4003&ref=prt)
[15]. Key Support for Microsoft Windows Operating Systems and Applications at (http://download.microsoft.com/download/1/6/1/161ba512-40e2-4cc9-843a-923143f3456c/scancode.doc)
[16]. Security Reference Guide - Advanced Encryption Standard (AES) at (http://www.informit.com/guides/content.asp?g=security&seqNum=76&rl=1)

指導教授

蔡木金(Mu-King Tsay)

審核日期

2007-7-12

推文