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1、 全国大学生电子设计竞赛 信息安全技术专题邀请赛 基于指纹识别的基于指纹识别的 U U 盘保密系统盘保密系统 参赛学校： 东南大学东南大学 参赛队员：顾任亮顾任亮 范鹏飞范鹏飞 张建业张建业 项目类别：基于基于 XILINXXILINX 公司平台组公司平台组 20082008 年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛 作品简介作品简介 参赛学校参赛学校 东南大学 参赛队员参赛队员 顾任亮 范鹏飞 张建业 指导教师指导教师 蒋睿 宋宇波 作品题目作品题目 （中英文对照）（中英文对照） 基于指纹识别的通用 U 盘保密系统 General USB
2、Security Guard with Fingerprint Recognition 作品作品 简介简介 （中（中 英文英文 对照对照 ，中，中 文限文限 200字以字以 内）内） 本作品为 U 盘提供加解密服务。设备连接在电脑 USB 端口与 U 盘之间，解析、加 密并转发 USB 数据，实现磁盘分区加解密，加密强度高。电脑无需安装驱动，U 盘不 做改装。作品采用指纹识别技术进行身份认证，通过 ANSI_X9.17 算法将指纹特征数据 转化为密钥。自行设计了具有指纹识别功能和 USB 接口的扩展电路板，通过 SPI 接口 与开发板相连。 用 Microblaze 处理器控制 USB 数据加
3、解密、 密钥生成和数据传输。 FPGA 内实现的 AES 模块有助于快速的加解密运算。 关键词：关键词：USB 协议解析 磁盘加密 指纹识别 AES Microblaze This system provides the USB Mass Storage Devices with the security services, without any PC client driver or any hardware modification on USB device. All of the USB packets will be processed when they go through t
4、his system, which connect the U disk to the USB port on PC. The system possesses the function of picking up the data portion from the packets and inputting them into the AES module. The secret key of AES is transfered by the characteristic value in ABSI_X9.17 algorithm. Software based on IP core, Mi
5、croblaze, is designed to control the USB communication, the recognition of fingerprint and generation of secret key. And the AES module has a very high speed in both encryption and decryption because of the independent design in VHDL. Keyword: USB protocol analysis; Disk Encryption; Fingerprint Reco
6、gnition; AES; Microblaze; 20082008 年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛 作品原创性声明作品原创性声明 本人郑重声明：所呈交的参赛作品报告，是本人和队友独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 参赛队员签名 顾任亮 2008 年 08 月 27 日 范鹏飞 2008 年 08 月 27 日 张建业 2008 年 08 月 27 日 指导教师签名 宋宇波
7、 蒋睿 2008 年 08 月 27 日 20082008 年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛 作品设计报告作品设计报告 作品题目作品题目 基于指纹识别的通用 U 盘保密系统 General USB Security Guard with Fingerprint Recognition 参赛学校参赛学校 东南大学 参赛队员参赛队员 顾任亮 范鹏飞 张建业 指导教师指导教师 宋宇波 蒋睿 东南大学东南大学 2008 年年 8 月月 27 日日 目目 录录 1 作品背景 . 1 1.1 需求概述 . 1 1.2 现有安全方案调研 . 1 1
8、.3 解决方案 . 1 2 功能与指标 . 2 3 系统方案 . 2 3.1 系统框图 . 2 3.2 USB 接口方案 . 3 3.3 微处理器系统 . 3 3.4 指纹模块 . 4 3.5 密钥生成 . 4 3.6 加解密模块 . 4 3.7 USB 协议解析及磁盘加密 . 5 4 实现原理 . 5 4.1 USB 物理、设备层解析 . 5 4.2 USB 的枚举过程 . 6 4.3 批量传输协议(Bulk-Only Transportation Protocol) . 6 4.4 SCSI 指令(Small Computer Systems Interface Block Commands) . 7 4.5 基于 CBC-ESSIV 模式的磁盘加密机制 . 8 4.6 FAT 文件系统 . 9 4.7 指纹特征提取与密钥生成 . 9 5 硬件框图 . 10 5.1 微处理器模块(MicroBlaze 系统)
