Аналіз систем моделювання мікроконтролерів з додатковими модулями криптографічного захисту інформації

Abstract

Сфера застосування захищених мікропроцесорних систем складається з забезпечення функції інформаційної безпеки: автентіфікації суб’єктів і об’єктів інформаційної взаємодії, шифрування інформації, контроля цілісності, управління доступом, управління ключами. Сьогодні актуальним завданням є визначення захищеності мікропроцесорних систем з допомогою використання різних програмних середовищ комп’ютерного моделювання. В роботі проаналізовано найбільш ефективні та доступні програми комп’ютерного моделювання мікропроцесорних систем та надано практичні рекомендації щодо їх використання. Показано, що найбільш потужною системою автоматизованого проектування вважається програмний пакет Proteus, який дозволяє віртуально змоделювати роботу різних мікропроцесорних пристроїв з підтримкою декількох сімейств мікроконтролерів від різних виробників. До основних переваг відносяться: виконання всіх етапів розробки в єдиному середовищі; можливість написання, налагодження і тестування мікропрограмного забезпечення, генерування діагностичних повідомлень з пошуку помилки програмування; прискорення процесу розробки мікропроцесорного пристрою; підтримка спільної роботи з апаратними пристроями, що підключені через порт комп'ютера. Використання Multisim в навчальному процесі дає можливість: переглядати і змінювати стан вмісту регістрів, пам’яті програм і даних, осередків стека і біта конфігурації; візуалізувати результат виконання окремої команди або програми в цілому; демонструвати практику спільного застосування мов С і А семблер в одному проекті з метою оптимізації програми; вивчати основи роботи і особливості функціонування периферійних пристроїв. Проте обмежений набір мікроконтролерів в програмі Multisim накладає суттєві обмеження на можливість її використання при розробці реальних проектів. Програма комп’ютерного моделювання TINA має значно простіший русифікований інтерфейс у порівнянні з Proteus VSM з можливістю укладення всієї інформації про створений проект в одному файлі. У порівнянні з Multisim бібліотека TINA містить значно більше моделей мікроконтролерів, а вбудований програматор дозволяє модифікувати програми та спостерігати результати.

The field of application of the protected microprocessor systems includes information security functions: authentication of subjects and objects of information interaction, information encryption, integrity control, access control, key management. Today, the urgent task is to establish the security of microprocessor-based systems using a variety of computer simulation software environments. The work analyzes the most effective and affordable computer simulation programs for microprocessor systems and gives practical recommendations for their use. It has been shown that the most powerful computer-aided design system is the Proteus software suite which allows simulating virtually the operation of various microprocessor devices with support for several microcontroller families from different manufacturers. The main advantages include: performing all stages of development in a single environment; the ability to write, debug, and test firmware, generate diagnostic messages to find programming errors; accelerating the development of a microprocessor device; support for interoperation of hardware devices that are connected through a computer port. Using Mul tisim in the educational process makes it possible to: review and change the status of the register content, program memory and data, stack cells and bit configuration; visualize the result of the execution of a single command or a program as a whole; demonstrate the practice of joint use of languages C and Assembler in one project in order to optimize the program; to study the basics of operation and features of peripheral devices functioning. However, the limited set of microcontrollers in the Multisim program imposes significant restrictions on the possibility of using it for development of real projects. The computer simulation program TINA has a russified interface that is much easier compared to the Proteus with an ability to enter all the information about the created project into one file. Compared to Multisim, the TINA library contains significantly more microcontroller models, and the built -in programmer allows modifying programs and observing the results.