隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,RFID芯片和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等微型計(jì)算設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。與此同時(shí),如何確保信息的安全性,越來(lái)越引起人們的重視。由于微型計(jì)算設(shè)備一般計(jì)算能力較低、存儲(chǔ)空間及能源供應(yīng)都有限,在這些設(shè)備上進(jìn)行信息保護(hù)時(shí),往往需要設(shè)計(jì)執(zhí)行效率高、資源消耗少的輕量級(jí)密碼算法。因此,本文根據(jù)輕量級(jí)的PUFFIN算法提出了一種保護(hù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息安全的技術(shù):去協(xié)同技術(shù)。去協(xié)同技術(shù)即對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行擾亂—稱為變碼,改變選定字段的數(shù)值,在離開(kāi)保護(hù)域時(shí)再將其解碼—恢復(fù)原來(lái)的數(shù)值。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的去協(xié)同技術(shù)可以切斷攻擊者在數(shù)據(jù)流中加入的觸發(fā)信息與攻擊者在硬件中加入的觸發(fā)邏輯,使得硬件木馬無(wú)法正常觸發(fā),即實(shí)現(xiàn)保護(hù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息安全的作用。去協(xié)同模塊是由偽隨機(jī)數(shù)模塊、密鑰生成模塊、更新模塊、變碼模塊以及解碼模塊組成。偽隨機(jī)數(shù)模塊產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)列用作做主密鑰和隨機(jī)數(shù)。密鑰模塊生成子密鑰用來(lái)數(shù)據(jù)變碼和解碼。更新模塊控制整個(gè)系統(tǒng)的邏輯,變解碼模塊主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擾亂和恢復(fù)。本論文也給出了去協(xié)同模塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和相關(guān)性能參數(shù),同時(shí)也在Altera cyclone IV ... 

【文章來(lái)源】：黑龍江大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：51 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

去協(xié)同密鑰擴(kuò)展與PUFFIN密鑰擴(kuò)展對(duì)比

在輸入主密鑰為全 F 的情況下，可以看到 PUFFIN 算法直到前 都還沒(méi)有完全完成比特?cái)U(kuò)散，而去協(xié)同采用的密鑰擴(kuò)展算法在第二輪之后即擴(kuò)散，極大增加了輪密鑰的強(qiáng)度。同時(shí)圖 3-5 顯示的是密鑰擴(kuò)展模塊的 Mode真結(jié)果，可以看到輸入為全 F 的情況下的輸出結(jié)果對(duì)比，對(duì)比圖 3-7 的右圖可證仿真的結(jié)果正確性。圖 3-4 去協(xié)同密鑰擴(kuò)展與 PUFFIN 密鑰擴(kuò)展對(duì)比Fig. 3-4 De-cooperative key extension versus PUFFIN key expansion

Encrypt OR DecryptRound Function 2Round Function 3Round Function 4Round Function 5Round Function 6Round Function 7Round Function 8KeyMUXData_outTag_out圖 3-8 去協(xié)同加擾/解擾算法模塊Fig. 3-8 De-cooperative scrambling/descrambling algorithm module變碼算法采用 4 輪 PUFFIN 算法輪函數(shù)迭代結(jié)構(gòu)，以流水線形式分 4 拍完成，圖 3-9 是細(xì)化后的輪函數(shù)邏輯結(jié)構(gòu)，每輪的運(yùn)算都要由輸入的 Tag 選擇相應(yīng)的子密鑰和 S 盒參加運(yùn)算，如果標(biāo)簽指示不進(jìn)行去協(xié)同處理，則會(huì)將邏輯旁路。變碼算法中涉及到兩種輪函數(shù)：頭輪函數(shù)(HeadFunction)和普通輪函數(shù)（RoundFunction）。輪函數(shù)的運(yùn)算結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，輪函數(shù)輸入數(shù)據(jù)為 64 位，一個(gè)普通的輪函數(shù)包括一級(jí) S 盒，一層輪密鑰加和一層置換運(yùn)算（P64），如果是頭輪函數(shù)，則不執(zhí)行S 盒運(yùn)算。其中的輪密鑰加實(shí)際上就是數(shù)據(jù)與 64 位的子密鑰按位異或。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中LED輕量級(jí)密碼算法的統(tǒng)計(jì)故障分析研究[J]. 李瑋,葛晨雨,谷大武,廖林峰,高志勇,郭箏,劉亞,劉志強(qiáng),石秀金.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2017(10)
[2]PRESENT算法的改進(jìn)及仿真設(shè)計(jì)[J]. 汪亞,魏國(guó)珩,張玉婷,蔡雙進(jìn).  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2017(09)
[3]適用于電力受限設(shè)備的輕量級(jí)分組密碼算法[J]. 張相依,劉碩,唐小宇.  電力信息與通信技術(shù). 2017(08)
[4]PRINCE輕量級(jí)密碼算法的差分故障分析[J]. 鄒祎,李浪,焦鉻.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2017(S1)
[5]面向物聯(lián)網(wǎng)的SM4算法輕量級(jí)實(shí)現(xiàn)[J]. 朱坤崧,戴紫彬,張立朝,李偉,朱偉民.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2016(12)
[6]幾種輕量級(jí)分組密碼算法的性能分析[J]. 李悅,李瑋,曹艷琴,樂(lè)嘉錦.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2016(10)
[7]輕量級(jí)Hash函數(shù)研究[J]. 龔征.  密碼學(xué)報(bào). 2016(01)
[8]低輪PUFFIN算法的積分攻擊[J]. 趙光耀,成磊,李瑞林,李超,孫兵.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[9]輕量級(jí)分組密碼RECTANGLE在X86和X64平臺(tái)的軟件實(shí)現(xiàn)評(píng)估[J]. 公麗麗,張文濤,包珍珍,郭淳.  中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[10]祖沖之算法硬件實(shí)現(xiàn)與研究[J]. 周威,王博,潘偉濤.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2015(07)

碩士論文
[1]分組密碼中S盒的設(shè)計(jì)與分析[D]. 李聲濤.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
[2]分組密碼中關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D]. 劉景偉.西安電子科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2921828