Σχεδιασμός και υλοποίηση μηχανισμού ασφάλειας με την χρήση διατάξεων υλικού για δίκτυα τέταρτης γενιάς (4G-LTE)

Abstract

Τα δίκτυα Τέταρτης Γενιάς (4G) αποτελούν την εξέλιξη των δικτύων Τρίτης Γενιάς και παρέχουν αναπτυγμένες υπηρεσίες για πρόσβαση σε ασύρματα δίκτυα. Μαζί με τις υπηρεσίες έχει βελτιστοποιηθεί και η ασφάλεια η οποία παρέχεται. Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη, ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός μηχανισμού ασφαλείας για τα δίκτυα Τέταρτης Γενιάς. Ο μηχανισμός ασφαλείας ονομάζεται MILENAGE και υλοποιήθηκε με βάση τον αλγόριθμο κρυπτογράφησης Rijndael. Αρχικά ορίζεται ο σχεδιασμός του μηχανισμού ασφαλείας. Η ανάπτυξη του κώδικα γίνεται με την γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL, ο έλεγχος ορθής λειτουργίας γίνεται με το πρόγραμμα προσομοίωση ModelSim και τέλος η υλοποίηση του μηχανισμού σε υλικό γίνεται με την χρήση πολλαπλής χρήσης κυκλωμάτων, τα FPGAs. Αρχικά γίνεται μία περιληπτική ιστορική αναφορά στα δίκτυα παλιότερων γενιών. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μελέτη των δικτύων Τέταρτης γενιάς και της ασφάλειας που παρέχεται ενώ στο Κεφάλαιο 2 γίνεται αναφορά στους αλγόριθμους κρυπτογράφησης και ειδικότερα στον αλγόριθμο βάσης Rijndael και στις λειτουργίες του. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται και αναλύονται οι μηχανισμοί υλοποίησης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, ASICs και FPGAs και στο Κεφάλαιο 4 ορίζουμε τον σχεδιασμό του μηχανισμού ασφαλείας MILENAGE και τον κρυπτογραφικό αλγόριθμο Rijndael. Στην συνέχεια, στο Κεφάλαιο 5 γίνεται η ανάπτυξη του κώδικα με την χρήση της VHDL όπως επίσης και ο έλεγχος ορθής λειτουργίας του. Στο τελευταίο Κεφάλαιο, Κεφάλαιο 6, παρουσιάζεται το υλοποιημένο σύστημα με την χρήση FPGA και τα αποτελέσματα της σύνθεσης.