超压记录仪数据压缩加密技术的研究

【摘要】对舰艇等武器爆炸或其它恶劣环境下的动态测试中，多点布控及自适应采样等一些测试手段使得数据的存储和传输受到了极大的考验。且费用较高的武器毁伤、实船爆炸试验等所产生的测试数据都是异常宝贵的，测试数据丢失或被截获将会造成巨大的损失。由此一来，对存储测试系统进行优化是有必要的，本文在测试装置上新增了加密单元，尽可能保证数据安全，且在数据发送到备份单元之前对数据进行压缩，极大程度上提高数据上传的速度。本文采用XILINX公司的XC3S400作为中控芯片，实现了测试数据的加密和压缩。加密模块在现有加密理论的基础上做了简化处理，综合运用了置换、替代等经典设计方法，有效节省了硬件资源，并结合加密算法的安全性、可靠性分析，进一步凸显了加密算法的优越性能。加密代码采用VHDL编写，利用XilinxISE9.1综合、生成原理图，结合ModelsimSEPLUS6.1f对其进行了功能、时序仿真。仿真结果及解密软件等分析证明加密算法可靠、安全、实时性好，能有效加密的同时准确无误地恢复原数据，是一种层次清晰、结构合理、实现度高的加密方法。经对比各种压缩算法和对数据特点的分析，压缩模块选用LZW算法，利用FPGA丰富的逻辑资源建立了两个容量大小为512的字典，以面积换取效率的办法对数据进行压缩。针对查找字典的过程中会出现冲突的问题，构造了合理的哈希函数，有效地解决了冲突。压缩后的数据位进行了转换方便存储设备的存入。利用XinlinxISE9.1对相应模块代码进行综合、生成原理图，结合ModelsimSEPLUS6.1f对其进行了功能、时序仿真。压缩实例和时序仿真结果一致,验证了压缩算法的正确性，说明该算法的设计对冗余度高、相关性好的测试数据具有良好的压缩效果。
【作者】边晶晶；
【导师】祖静；尤文斌；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】实时加密；无损压缩；LZW；FPGA；

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