發(fā)布時(shí)間：2020-08-27 19:54

【摘要】：在生活水平日益提高的當(dāng)下,人們對醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)和健康監(jiān)護(hù)的需求也越來越大�；赪BAN的應(yīng)用——健康監(jiān)測和遠(yuǎn)程醫(yī)療,現(xiàn)已成為了無線通信和醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。WBAN技術(shù)是通過在人體體表或體內(nèi)合理布置可采集人體生理數(shù)據(jù)的智能傳感器節(jié)點(diǎn),用無線傳輸?shù)姆绞綄⒉杉捏w征數(shù)據(jù)傳輸給用戶或醫(yī)護(hù)人員,通過分析這些數(shù)據(jù)進(jìn)行健康監(jiān)測和醫(yī)療診斷。由于WBAN的網(wǎng)絡(luò)特殊性和生理數(shù)據(jù)的隱私敏感性,WBAN易受到外界的威脅和攻擊,對隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)顯得尤為重要。本論文結(jié)合IEEE802.15.6協(xié)議,對WBAN的網(wǎng)絡(luò)威脅和安全需求進(jìn)行了分析,提出了一種適用于WBAN的安全通信方案,具體的工作歸納如下:1.基于ECC公鑰密碼體制中ECDLP的逆向不可求解性,使用非對稱加密技術(shù)產(chǎn)生高安全強(qiáng)度的共享密鑰,再使用共享密鑰進(jìn)行更安全的對稱加密。根據(jù)NIST標(biāo)準(zhǔn)選取了合適的橢圓曲線及其參數(shù),對ECC點(diǎn)乘算法進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)時(shí),自頂向下逐級(jí)劃分子模塊,自底向上進(jìn)行模塊設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了有限域_2F_2 _(33)下點(diǎn)乘運(yùn)算。其中,有限域模逆運(yùn)算是根據(jù)費(fèi)馬小定理作出適當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。2.提出將HMAC-SHA256應(yīng)用到‘Challenge/Response’的認(rèn)證機(jī)制中,完成了消息完整性認(rèn)證。硬件電路實(shí)現(xiàn)方面,根據(jù)HMAC-SHA256算法特點(diǎn),通過設(shè)計(jì)SHA256子模塊來完成HMAC-SHA256的電路設(shè)計(jì)。介紹了AES256算法的理論知識(shí),分析其算法結(jié)構(gòu),將其運(yùn)算過程按每一輪進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì),加密電路和解密電路通過模塊復(fù)用以節(jié)省面積和優(yōu)化速度。3.根據(jù)IEEE802.15.6協(xié)議,提出一種適用于WBAN的安全通信方案。該方案主要流程為:當(dāng)節(jié)點(diǎn)請求入網(wǎng)時(shí),協(xié)調(diào)器會(huì)請求查看節(jié)點(diǎn)證書;然后雙方通過ECC點(diǎn)乘計(jì)算出各自公鑰并互換公鑰,得到共享密鑰;之后通過對比兩者之間計(jì)算的HMAC-SHA256值進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性認(rèn)證,最后使用共享密鑰對WBAN中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行對稱加密和解密。在QuartusII集成的Modelsim下進(jìn)行仿真驗(yàn)證,使用硬件描述語言Verilog對整個(gè)方案進(jìn)行硬件電路描述實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92;TN918.4
【圖文】：

圖 1.1 遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用場景示意圖然而不管是什么通信網(wǎng)絡(luò)都存在一定的安全問題，WBAN 作為一種特殊的通信網(wǎng)絡(luò)也不例外，WBAN 也存在著一定的安全問題。WBAN 的應(yīng)用場景很，WBAN 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涉及到用戶的生理體征信息或地理位置信息，這些數(shù)據(jù)有很強(qiáng)的敏感性和隱私性。加上 WBAN 具有信道開放性、廣播性、資源有限網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性，使得外界設(shè)備可以發(fā)起拒絕服務(wù)攻擊使 WBAN 服務(wù)器宕機(jī)通過竊聽、偽裝成合法用戶的方式獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一旦被竊取改，攻擊者便有利可圖，用戶將會(huì)遭受很嚴(yán)重的后果，甚至對用戶的生命安成威脅[10,11]。如何有效保障 WBAN 的通信安全，如何使 WBAN 安全技術(shù)可以提供足夠全措施有效應(yīng)對各種攻擊，成為了廣大專家和學(xué)者的研究方向。WBAN 安全的研究具有很重要的意義，只有保障了通信的安全，WBAN 技術(shù)及其應(yīng)用才

輸入：次數(shù)低于 m 的二進(jìn)制多項(xiàng)式 a ( x )， b ( x)輸出： c= ( x ) a ( x ) b ( x )mod f ( x)1．若0a =1， c = b；否則 c = 02．對于 i 從 1 到 m 1，重復(fù)執(zhí)行2.1 b= b x mod f ( x)2.2 若 1ia = ， c= c + b；否則 c =c3．返回 cclka[232:0]b[232:0]c[232:0]doneenmod_mult圖 2.3 模乘運(yùn)算模塊引腳模乘模塊 mod_mult 有 4 個(gè)輸入引腳信號(hào)，2 個(gè)輸出引腳信號(hào)。en 信mod_mult 的使能信號(hào)，高電平有效。done 信號(hào)為運(yùn)算結(jié)束信號(hào)，同為高電平有設(shè)計(jì)該模塊的核心 verilog 代碼如圖 2.4 所示。

圖 2.5 模乘運(yùn)算仿真圖通過仿真，得到的仿真結(jié)果與期望輸出結(jié)果一致，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。2.3.2 模平方運(yùn)算模塊若二進(jìn)制多項(xiàng)式232 2 1232 2 1 0=a ( x ) a x + + a x + a x + a，則2 464 4 2232 2 1 0=a ( x ) a x + + a x + a x + a(2.172a ( x )的二進(jìn)制多項(xiàng)式系數(shù)可以通過在 a ( x )的二進(jìn)制多項(xiàng)式系數(shù)中間插入 0 獲得，如圖 2.6 所示。圖 2.6 二進(jìn)制多項(xiàng)式平方系數(shù)示意圖232a231a 1a0a0 0 001a231a232a0a

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