一种基于微系统的射频通信加解密方法与流程

本发明涉及一种基于微系统的射频通信加解密方法，属于射频通信领域。

背景技术：

1、新一代航天工程、战略武器装备对电子系统的射频通信有着更高和更迫切的要求，在保证通信速率、稳定性、功耗等问题的同时，射频通信的安全性成为了越来越重要的话题，这就对系统的加解密能力提出了更高的要求和需求。在进行射频通信时，系统的射频相关器件和数据服务器端均有受到攻击的可能性，对于密码错误无锁定功能的系统，外部可以凭借强大的计算力进行暴力破解、从而严重影响通信系统的安全性和稳定性。为了针对这种攻击，常常通过优化射频通信系统的物理安全机制加以防护、通过增加系统的安全机制体量而达到防御攻击的效果。

2、当前，航天及战略武器领域对电子系统高性能、智能化、小型化、轻质化和高可靠性均有迫切的需求。尤其是针对微系统领域，小型化和轻质化更是重中之重。如果微系统的射频通信采取增加物理安全机制体量的方式来增强安全性，那么微系统的小型化设计就会受到严重的影响、使得微系统的优势变得不明显。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，微系统的射频通信不能同时满足小型化设计及加密解密安全性要求的问题，提出了一种基于微系统的射频通信加解密方法。

2、本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

3、一种基于微系统的射频通信加解密方法，包括：

4、构建射频通信数据加解密流程，加入射频通信微系统的数据处理流程中；

5、通过接收组件接收射频通信微系统加密处理后数据，通过射频通信微系统内的对应存储器接收解密处理后数据；

6、根据射频通信微系统的能力参数及需求参数对发送的加密处理后数据、接收的解密处理后数据分组；

7、预设射频通信微系统的矩阵变换函数，进行变换处理后获取变换后数组矩阵；

8、对变换后数组矩阵进行拆分及合并处理，获取新数组矩阵；

9、进行当前轮次的新数组矩阵的加密处理，并更新加密处理所用密匙；

10、根据更新后的密匙，于每轮加密处理中迭代更新数组矩阵及对应密匙，直至完成所有加密流程。

11、所述数据分组的具体方法为：

12、根据实际计算能力、通信速率要求、安全性需求、功耗需求，对收发的所有数据进行分组，分组过程中，规定接收的解密数据的存储数组矩阵的行数和列数、同时规定待加密发送数据的第一轮加密的密匙、加密轮数。

13、所述射频通信微系统的数组矩阵根据多项式运算方式的矩阵变换函数进行变换处理，获取变换后数组矩阵，作为射频通信微系统的数组矩阵用于后续数据处理。

14、获取新数组矩阵的具体步骤如下：

15、将变换后数组矩阵按照高低位进行拆分，规定列变换方式和行变换方式，完成行列变换后将高低位进行合并，形成行列数与初始数组矩阵相同的新数组矩阵。

16、根据待加密发送数据的第一轮加密的密匙，进行当前轮次的新数组矩阵的加密处理，完成一轮加密处理后，对第一轮加密的密匙进行加密处理，获取下一轮次所需密匙，完成密匙更新。

17、根据规定待加密发送数据的加密轮数，持续进行加密迭代，完成指定加密轮数的数组矩阵加密处理，并利用每轮迭代的加密密匙进行下一轮的加密处理，直至完成所有轮次加密。

18、当需要进行数组矩阵解密处理时，通过逆运算方式进行解密处理，密匙处理后的数组矩阵通过再次异或的方式还原为射频通信微系统的原数组矩阵。

19、所述数组矩阵加密及解密处理，用于射频通信微系统或含有射频通信板级及其他环境；原数组矩阵的分组、加密轮次确定根据实际使用环境及指标要求确定，加密轮次根据实际射频通信微系统一轮计算所需实际计算能力、计算时间、功耗需求确定，加密处理过程中保证射频通信微系统各项指标要求工作正常。

20、加密处理过程中，射频通信微系统通过fpga对数组矩阵进行流水线处理及计算，密匙、数组矩阵依次经过各级流水线处理，每级流水线处理一定数量的数组矩阵后，统一发送至下一级流水线进行处理。

21、通过对矩阵变换函数、密匙、分组数、轮次数、高低位拆分合并、行列变换规则、流水线分级、fpga资源利用分配进行调整，进行不定期的射频通信微系统安全性确定及加强。

22、本发明与现有技术相比的优点在于：

23、(1)本发明提供的一种基于微系统的射频通信加解密方法，采用多轮次、多密匙、多次变换的加密方法，数据流被强行破解的难度极大，能够有效地增加通信的可靠性和安全性，同时能够增加射频微系统的安全性，无论是内部还是外部都无需额外为其配置相应的硬件支持，不仅可以应用于包含射频、处理器、存储器的微系统，也可以用于板级及其他环境下的射频通信数据加密；

24、(2)本发明设置的分组数、加密轮次数、密匙大小均可以根据实际需求进行手动设置，根据实际的功耗需求、处理能力、安全性需求、通信时间等指标自行调节加解密的维度，可以针对不同的微系统和处理单元以及工作环境进行调整，形式灵活，同时自我解密方便，整个流程的加密方法，都可以通过逆运算的方式进行解密，接收到密文后按照加密时规定的分组数、轮次、密匙大小等已知条件便可以很快解密得到名文通信的内容；

25、(3)本发明通过流水线处理的方式，使得多轮次的加解密运算以及密匙运算都在流水进行，相对于传统的计算方式和架构，提高了处理模块的计算效率，在保证安全性的同时也保证了系统的功耗和效率，同时实行独立加解密，与系统的正常工作并不冲突，也不额外占用资源。加解密过程仅在通信数据发送和接收时进行，采用本方法无需改变整个系统的任何原有信息流、数据流和架构，一些未设计加密环节的系统和环境，在有功耗和计算能力余量的情况下，可以直接采用本方法以加强通信的安全性；

26、(4)本发明可以为不同的微系统或板级用户定制不同的专用加密方法和密匙，用户的安全性能够得到充分保障。采用该方法进行通信加密的用户，不会因其他采用本方法的用户意外泄漏密匙或加解密信息而导致自己的信息安全受到损害。

技术特征：

1.一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种基于微系统的射频通信加解密方法，其特征在于：

技术总结
一种基于微系统的射频通信加解密方法，构建射频通信数据加解密流程，通过数据分组、矩阵变换函数变换处理、加密迭代处理、解密迭代处理，依托微系统内部资源丰富，应用灵活等特点，有效地保证了微系统射频通信的安全性，不仅不影响原有系统的任何功能和数据流向，同时也不额外增加硬件资源需求，保证了微系统小型化、轻量化的特点和优势。该方法同样也可应用于板级及其他射频通信环境，具有很高的通用性。

技术研发人员：张拓,冯长磊,王蕊,李晓博,张海奇,祝天瑞,苏浩淼,王炳雅,郑博轩,周政,孙珊珊
受保护的技术使用者：北京时代民芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12