Hardware-Pipeline-Architektur mit rekonfigurierbarem Schlüssel basierend auf dem AES-Algorithmus und Hamming-Code für die Anwendungen von Erdbeobachtungssatelliten: Fallstudie der Sentinel-2-Satellitendaten

Der Erdbeobachtungssatellit hat das Studium der Umwelt der Erde erleichtert und sich in verschiedenen Anwendungen als wirkungsvoll erwiesen, wie z.B.: Bodentemperatur, Landnutzung, Stadtüberwachung, Verteidigung usw. Darüber hinaus muss die Übertragung dieses Bildes, das vom EOS zur Erde erfasst wurde, vertraulich und sicher gegen unrechtmäßigen Zugriff sowie ohne Datenkorruption erfolgen. Diese Aufgabe bleibt jedoch aufgrund der Strahlungsumgebung im Weltraum, die die Hardware des Satelliten beeinträchtigen könnte und zu beschädigten Daten führen kann, eine Herausforderung. Diese Probleme motivieren unsere Studie, um einen verbesserten Ansatz zur Sicherung der Verbindung zwischen Satellit und Bodenstation zu bieten. In diesem Papier schlagen wir eine sichere Implementierung auf Basis eines strahlungsharten Virtex-4QV-FPGA vor. Die sichere Implementierung nutzt eine kombinierte Architektur zwischen dem AES-Algorithmus und dem Hamming-Code, um Sicherheit zu gewährleisten. Der bedeutendste Vorteil der vorgeschlagenen Implementierung ist die Verwendung der drei Schlüssel mit 128/192/256 Bit in der Pipeline-Architektur, die zu einem hohen Durchsatz und einem hohen Sicherheitsniveau führt. Basierend auf mehreren Sicherheitskriterien zeigen die Ergebnisse des vorgeschlagenen Kryptosystems die Effektivität des Systems in Bezug auf Sicherheit. Daher kann diese vorgeschlagene Lösung in der EOS-Anwendung verwendet und genutzt werden.