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IEEE802.15.4CCM-AES协处理器的研究与设计

更新时间：2020-01-03 23:00:53 大小：6M 上传用户：sun2152查看TA发布的资源 标签：处理器 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着移动设备的小型化和普适计算的快速发展，以无线传感技术为依托的无线传感器网络正成为研究热点。考虑到无线传感器网络节点的通信信道，使用环境的开放性，其安全性成为研究中面临的重大问题。IEEE802.15.4协议已经成为无线传感器网络事实上的应用标准，该协议采用基于高级加密算法AES（Advanced Encryption Standard）的CCM安全模式。无线传感器网络节点的软硬件资源非常有限，并且往往是通过电池供电，其成本和能耗是设计时所必须考虑的关键因素。因此，为无线传感器网络节点设计独立的低能耗、小面积的安全协处理器成为一大挑战。

本文针对无线传感器网络节点资源受限的强约束条件，研究了一种小面积、低能耗的1EEE802.15.4 CCM-AES安全协处理器电路实现。首先研究了AES加密核的结构及实现方法。在选取了s盒的实现方法之后，采用不同数据总线宽度和不同s盒个数，实现了3种结构的AES加密核。在对面积、能量消耗和吞吐率等参数权衡考虑后，最终选取了2个s盒，8位数据总线宽度的硬件结构。再分别采用2个AES核作为加密和认证使用，构成CCM协处理器，并通过将加密部分与认证部分并行处理、复用密钥扩展单元等方法来减小整个CCM实现面积，并进一步减小能量消耗。

本文首先用Verilog HDL（Hardware Description Language）硬件描述语言对安全协处理器进行了RTL级描述，然后通过EDA工具进行了逻辑仿真和综合。基于UMC

0.25um工艺综合的结果表明，论文设计的协处理器面积为14936等效门，在10MHz的频率下，吞吐率仍能达到7.2Mbps，功耗为0.44mW/MHz，仿真和实验结果表明，本文所设计的IEEE802.15.4 CCM-AES协处理器满足小面积、低能耗和高安全性的设计要求，能够保障无线传感器网络节点的通信安全。


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