基于手勢(shì)信息的便攜式無(wú)線加密傳輸系統(tǒng)(08-100)

　　摘要：本文闡述了一個(gè)以Spartan-3E開(kāi)發(fā)板為平臺(tái)，基于手勢(shì)信息的便攜式無(wú)線加密傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)工作時(shí)，發(fā)送端使用者的手勢(shì)信息經(jīng)彎曲傳感器采集并送往系統(tǒng)核心FPGA，采用Twofish算法對(duì)其進(jìn)行加密后借助無(wú)線模塊發(fā)送，在接收端進(jìn)行解密過(guò)程，得到發(fā)送方的手勢(shì)信息。軟件方面借助開(kāi)發(fā)工具ISE，并采用硬件描述語(yǔ)言VHDL開(kāi)發(fā)了一套完整的軟件體系。硬件方面獨(dú)立設(shè)計(jì)了手勢(shì)信息采集和電源電路，配合鍵盤和液晶顯示使系統(tǒng)具有良好的便攜性和人機(jī)交互性。本系統(tǒng)充分利用了FPGA的計(jì)算速度和硬件資源，可以在反恐，作戰(zhàn)，偵察等信息安全涉及的多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)可行、有效。

　　關(guān)鍵詞：手勢(shì)信息，彎曲傳感器，Twofish算法，信息安全

　　Summary:This paper proposed a portable wireless encrypted transformation system of gesture information with the flat of Spartan-3E Starter Kit Board. Gesture information of the sending terminal user was collected by the innovative Flex Sensor and transformed to system core FPGA, then encrypted by Twofish algorithm with high security and sent by wireless module. As the information was receiving, it was deciphered so as to get the sender's gesture. ISE and hardware language VHDL were employed to develop the software. Gesture collecting and power supply circuit were designed separately. Keyboard and LCD were employed as input and output device. To utilize FPGA calculating rate and hardware resource completely, some special optimization was introduced. The system could play a vital role in many scenes, such as anti-terrorism, battle，spying. Experiment demonstrated the system was feasible and effect.

　　Keyword:Gesture Information，F(xiàn)lex Sensor，Twofish Arithmetic，Information Security

　　一　選題背景

　　和平和發(fā)展是當(dāng)今世界的主旋律，但是局部戰(zhàn)爭(zhēng)、恐怖主義、暴力犯罪等不和諧的音符依然存在，而在實(shí)際作戰(zhàn)、反恐行動(dòng)、秘密偵查等這些場(chǎng)合中，信息交互的安全性要求較一般場(chǎng)合要高得多。不僅要求產(chǎn)生信息的方式具有隱蔽性，不易被他人發(fā)現(xiàn);而且要求傳遞信息的方式具有保密性，不易被他人破解。

　　因此，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于手勢(shì)信息的便攜式無(wú)線加密傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)以Spartan-3E開(kāi)發(fā)板為平臺(tái)，本系統(tǒng)充分利用了FPGA的計(jì)算速度和硬件資源，可以在作戰(zhàn)、反恐、偵察等涉及信息安全的多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

　　二　系統(tǒng)方案

　　本系統(tǒng)由兩平臺(tái)組成，實(shí)現(xiàn)了手勢(shì)信息的無(wú)線加密半雙工傳輸。

　　使用時(shí)，A使用平臺(tái)1，B使用平臺(tái)2，按照如下步驟執(zhí)行：

　　A首先通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)定密碼，并設(shè)置平臺(tái)1為加密狀態(tài)。然后通過(guò)手勢(shì)輸入設(shè)備將手勢(shì)信息輸入平臺(tái)1，按動(dòng)發(fā)送開(kāi)關(guān)，平臺(tái)1便會(huì)自動(dòng)采集A的手勢(shì)信息，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)作為明文，經(jīng)Twofish算法對(duì)其進(jìn)行加密，之后將密文無(wú)線傳給B。

　　B在接收之前，先設(shè)置平臺(tái)1為加密狀態(tài)，再通過(guò)鍵盤核定密鑰。如果密鑰與A一致，平臺(tái)2便可以接受到A系統(tǒng)傳出的密文，并自動(dòng)對(duì)其解密，得到明文，即可以得到A所傳遞的手勢(shì)信息，不同的手勢(shì)信息可以代表A、B之前約定的不同實(shí)際含義。如果密鑰與A不一致，平臺(tái)2解密后得到的明文便是錯(cuò)誤的，不能得到A所傳遞的手勢(shì)信息。

　　反之，B可以通過(guò)相同的方法將自己的手勢(shì)信息傳遞給A。在使用中，A只需要修改平臺(tái)1的密鑰即可使平臺(tái)2的密鑰核對(duì)失敗。

　　系統(tǒng)工作時(shí)，還可以使用PC機(jī)，作為總監(jiān)聽(tīng)站，來(lái)獲取傳輸信息，監(jiān)控系統(tǒng)兩平臺(tái)運(yùn)行情況。

　　這樣，利用該系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)A、B間手勢(shì)信息的無(wú)線加密傳輸，完成信息交互，使用示意圖見(jiàn)圖2.1。