【摘要】：在物聯(lián)網(wǎng)(Internet Of Things,IOT)快速發(fā)展的帶動下,特別是以擴張規(guī)模和大量應用的形勢下,無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(Wireless Medical Sensor Networks,WMSNs)正在成為一個富有前景的技術。然而發(fā)展無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡并不能忽略病人的隱私安全所面臨的各種威脅,針對傳感器節(jié)點的相對低廉造價原因所導致計算資源受限的問題,如何提高數(shù)據(jù)的安全強度和提高加密算法運行效率是本文研究的主要內(nèi)容。本文通過對WMSNs的加密算法進行研究,在原理上提出改進,簡化傳統(tǒng)密碼算法的高復雜度問題,提升無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡節(jié)點通信的安全強度,提高節(jié)點通信加密的運行效率。在降低加密算法的計算度同時,也犧牲了部分存儲空間。本文為研究輕量級加密技術應用在無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡等場景產(chǎn)生了影響。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)通過查閱國內(nèi)外相關文獻,研究了無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展形勢以及其基本架構。通過分析無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡的應用特點,指出在數(shù)據(jù)安全領域存在隱患,并對現(xiàn)有對稱密鑰算法和非對稱密鑰技術作了簡要的介紹,并證明此課題研究的實際意義。(2)以傳統(tǒng)密碼算法的原理為基礎,介紹主流的密碼學加密算法以及分組密碼算法的常用工作模式。分析研究了前人提出的改進加密算法,并對這些解決方案進行歸納總結(jié)。(3)對本應用場景,醫(yī)療護理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)進行技術介紹,例如系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?通過抓包工具與分析協(xié)議格式發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)—數(shù)據(jù)安全隱患,指出對于定制化的密碼算法需求的必要性。(4)選擇了具有代表性的AES加密算法,并進行相應分析研究。從中發(fā)現(xiàn)了影響密碼算法的復雜度的環(huán)節(jié)。針對需要大量計算的環(huán)節(jié)進行優(yōu)化,從而設計出適合本應用場景的輕量級分組密碼算法。并在信息源處加密數(shù)據(jù),有效的提高安全強度和運行效率,實現(xiàn)本應用場景的完善解決方案。(5)針對本應用場景,主要對改進的算法進行多方面的實驗測試。給出了本實驗的軟硬件平臺和橫縱對比算法的性能指標。針對AES加密算法進行深入分析、研究和改進,提出了一種輕量級高級加密標準算法(Lightweight Advanced Encrption Standard,LAES)。本文的主要貢獻和改進如下:(1)重構AES的S盒設計,并測試相關安全性指標;(2)對10輪加密的原始算法經(jīng)過測試,優(yōu)化到了8輪;(3)簡化原算法加密過程的輪函數(shù),通過全局查表方法有效降低計算復雜度,提高了算法的運行效率;(4)通過MDK5等實驗平臺,測試對比AES和改進AES的內(nèi)存占用、運行時間等關鍵性指標參數(shù),其次利用統(tǒng)計學密碼分析方法例如窮舉法、差分分析法等驗證本設計算法是符合高安全強度等特點,滿足WMSNs的加密通信特點。
【圖文】：

醫(yī)療護理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)的加密技術研究第 1 章 緒論1.1 無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡概述1.1.1 研究背景本課題來源于企業(yè)創(chuàng)新項目，項目涉及到物聯(lián)網(wǎng)技術方面。物聯(lián)網(wǎng)是聯(lián)系多個的通信機制，是物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)，能夠遠程操作的智能化、信息化網(wǎng)絡技術[1]。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以及各行各業(yè)的快速應用，數(shù)據(jù)模式已經(jīng)成為各大企業(yè)發(fā)展的目標。目前，，物聯(lián)網(wǎng)可以通過網(wǎng)絡對物品進行智能化處理，對物品的屬性進行感知信息，進而達到對物處理的目的[2]。

醫(yī)療護理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)的加密技術研究數(shù)據(jù)的泄漏。目前，WMSNs 技術正在普及，并應用于實際醫(yī)療環(huán)境中，例如遠程和虛擬醫(yī)療[5]。十九大報告提出，如何建立優(yōu)質(zhì)、高效的醫(yī)療衛(wèi)生服務體系是深化醫(yī)療衛(wèi)生制度的基礎條件。埃森哲（Accenture）同樣在其發(fā)布的《2017 年醫(yī)療物聯(lián)查》中指出，未來三年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)將在智慧醫(yī)療領域繼續(xù)發(fā)揮巨大的作用。醫(yī)療行員仍需要了解并開始使用物聯(lián)網(wǎng)，在提升工作效率的同時并可有效節(jié)約醫(yī)療成本[6
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP309.7;R47

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 顏玖源;;互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的瓶頸[J];中國醫(yī)院院長;2014年11期

2 楊燕玲;;基于TD-LTE的物聯(lián)網(wǎng)應用方案研究[J];郵電設計技術;2013年11期

3 范巍;;AES算法S盒性質(zhì)驗證[J];數(shù)字技術與應用;2013年11期

4 杜經(jīng)緯;李海濤;梁濤;;國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀及展望[J];世界科技研究與發(fā)展;2013年03期

5 季曉玉;;基于Rijndael對稱加密的軟件加密方法研究[J];計算機安全;2011年02期

6 崔杰;劉連浩;劉上力;馬虹博;;AES S盒的分析及改進方案設計[J];計算機工程與應用;2007年25期

7 劉連浩;崔杰;劉上力;馬虹博;;一種AESS盒改進方案的設計[J];中南大學學報(自然科學版);2007年02期

8 王衍波;AES的S-盒中仿射變換的性質(zhì)[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2003年02期

相關會議論文 前1條

1 鄧元慶;謝濤;石會;龔晶;;AES算法的密鑰雪崩效應特性研究[A];中國電子教育學會高教分會2011年論文集[C];2011年

相關博士學位論文 前2條

1 石熙;數(shù)字水印技術在無線傳感器網(wǎng)絡安全中的應用研究[D];重慶大學;2015年

2 張鵬;密碼算法的組件設計與安全性分析[D];國防科學技術大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉偉;面向無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)安全的數(shù)字水印技術研究[D];深圳大學;2017年

2 柯瑪琦;基于BLE智能硬件低功耗技術的研究[D];深圳大學;2017年

3 張琴;無線傳感器網(wǎng)絡的安全在醫(yī)療中的研究與應用[D];遼寧大學;2015年

4 王立坤;物聯(lián)網(wǎng)中安全數(shù)據(jù)融合技術研究[D];東南大學;2015年

5 劉金濤;Feistel結(jié)構型輕量級分組密碼算法的安全性分析[D];西安電子科技大學;2014年

6 安勇;基于Kerberos的互聯(lián)網(wǎng)安全傳輸軟件的設計與實現(xiàn)[D];吉林大學;2014年

7 鮑龍;基于廣義D-序列的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點加密技術研究[D];湖南大學;2014年

8 羅富財;基于Android平臺的藍牙通信系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];華北電力大學;2013年

9 王哲;分組密碼AES分析方法研究[D];山東師范大學;2012年

10 莫建華;一種用于WSN數(shù)據(jù)安全的加密算法研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

本文編號：2624462