基于A(yíng)RM的3DES加密算法實(shí)現

在3DES加密算法中，加密過(guò)程用兩個(gè)不同的密鑰K1和K2對一個(gè)分組消息進(jìn)行三次DES加密。首先使用第一個(gè)密鑰進(jìn)行DES加密，然后使用第二個(gè)密鑰對第一次的結果進(jìn)行DES解密，最后使用第一個(gè)密鑰對第二次的結果進(jìn)行DES加密。

解密過(guò)程首先使用第一個(gè)密鑰進(jìn)行DES解密，然后使用第二個(gè)密鑰對第一次的結果進(jìn)行DES加密，最后再使用第一個(gè)密鑰對第二次的結果進(jìn)行DES解密。

DES算法的密鑰長(cháng)度是56位，三重DES算法的密鑰長(cháng)度是112位，加密強度顯著(zhù)增強，可以很好地應付各種攻擊，目前尚沒(méi)有可行的攻擊方法，應用3DES的加密系統具有很大的實(shí)用價(jià)值。

2 基于ARM的硬件實(shí)現
根據滿(mǎn)足3DES算法和一般嵌入式應用的需求，在此設計了一個(gè)基于ARM微處理器的嵌入式系統。以三星S3C2410處理器作為系統的核心，用嵌入式Linux作為操作系統。加密的數據可以存放于NAND FLASH等存儲介質(zhì)上，加密后的結果可以通過(guò)液晶屏直觀(guān)地顯示出來(lái)，實(shí)現用戶(hù)交互。在此設計過(guò)程中，難點(diǎn)是圖形顯示與加密函數的實(shí)現。這里通過(guò)移植MiniGUI，并在其上開(kāi)發(fā)顯示程序，完成了兩者之間的聯(lián)系，實(shí)驗結果給出了3DES算法的演示效果。整個(gè)系統的具體實(shí)現如下。
2．1 系統設計框圖
系統的核心部分是ARM微處理器，由ARM微處理器和其他一些功能單元構成了完整的嵌入式系統。這里的ARM微處理器選為基于ARM920T核心的S3C2410處理器芯片，其工作頻率最高達200 MHz；外圍包括64 MB的NAND FLASH和64 MB的RAM、鍵盤(pán)接口、串口、CPLD譯碼單元、網(wǎng)絡(luò )單元、語(yǔ)音單元、LCD及觸摸屏等。上述部件共同構建了嵌入式系統的硬件平臺。系統核心框架如圖3所示。
2．2 操作系統移植
該系統建立在嵌入式Linux系統之上，因此首先要移植Linux系統到ARM處理器上。嵌入式Linux是按照嵌入式操作系統要求設計的一種小型操作系統。一由一個(gè)內核以及一些根據需要進(jìn)行定制的系統模塊組成。
要構建運行環(huán)境，首先移植BootLoader到嵌入式系統中，通過(guò)BootlLoader可以完成對系統板上的主要部件，如CPU，SDRAM，FLAsH、串行口等進(jìn)行初始化。分配內存空間的映射，從而將系統的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調用操作系統準備好正確的環(huán)境。Linux內核采用了穩定版的linux-2．4．18內核。該系統采用Cramfs文件系統，Cramfs被設計為簡(jiǎn)單較小的只讀可壓縮文件系統，因此很適合用作嵌入式的文件系統?？梢岳霉ぞ哕浖﨎usyBox和Mkcramfs制作Cramfs文件系統。做好文件系統后下載到開(kāi)發(fā)板上，可以看到Linux系統運行正常。
2．3 MiniGUI圖形界面顯示
MiniGUI是針對嵌入式設備，跨操作系統的圖形界面支持系統，MiniGUI為實(shí)時(shí)嵌入式操作系統提供了非常完善的圖形及用戶(hù)界面支持。MiniGUI小巧、靈活且對中文的支持性最好。從技術(shù)架構上看，MiniGUI包括幾個(gè)模塊：輸入抽象層、輸出抽象層、消息模塊、窗口模塊、圖形設備接口模塊及．MiniGUI組件。
要想使MiniGUI能在本硬件系統上執行，需要移植MiniGUI到S3C2410開(kāi)發(fā)平臺。首先，安裝交叉編譯鏈，下載相關(guān)資源：libminigui-1．3．4．tar．gz，minigui-res-1．3．3．tar．gz，經(jīng)過(guò)相應的配置和交叉編譯后就可以把相應的庫拷貝到Cramfs文件系統的目錄，重新用Mkcramfs工具制作文件系統。對于應用程序，只需要經(jīng)過(guò)交叉編譯后執行可執行程序即可。
該系統利用MiniGUI圖形界面作為3DES的演示輸出。消息機制是MiniGUI運行的基礎，應用程序通過(guò)接收消息與外界交互。消息由系統和應用程序產(chǎn)生，比如創(chuàng )建窗口時(shí)系統會(huì )產(chǎn)生MSG_CREAT消息，用戶(hù)在窗口中的各種操作都會(huì )產(chǎn)生一系列相應消息。系統采用了邏輯字體輸出，建立邏輯字體的函數為Create-LogFont，設置設備hdc實(shí)用指定邏輯字體的函數為SelectFont。用TextOut作為輸出，部分主函數如下：

其中調用的show(hdc)是3DES加密算法的具體實(shí)現。實(shí)驗的簡(jiǎn)單演示結果如圖4所示。實(shí)驗結果表明，該系統可以實(shí)現正確的加密和解密功能，因此可以用基于A(yíng)RM的嵌入式3DES加密系統進(jìn)行數據加密，保證信息的安全。采用這種嵌入式微處理器的方法實(shí)現起來(lái)簡(jiǎn)單，體積小，易于移植到其他系統中，與采用FPGA的方法相比，實(shí)現起來(lái)靈活，系統復雜度低。

3 結 語(yǔ)
在此結合嵌入式系統的特點(diǎn)及3DES加密算法，實(shí)現了基于A(yíng)RM的3DES的加密算法的系統設計，詳細闡述了3DES算法原理及加密系統的實(shí)現過(guò)程，并給出了演示結果。此系統具有方便、靈活、體積小，可定制等特點(diǎn)，因此在實(shí)際應用中有一定的參考意義。