检索结果-内蒙古大学图书馆

传感技术学报 2025年第1期38卷 168-173页

作者：石鲁生朱慧博宿迁学院信息工程学院江苏宿迁223800

轻量级加密算法需在保证安全性的同时尽可能地降低计算和存储资源的消耗,以适应传感器节点的硬件限制。为同时提高数据传输的安全性和准确性,降低传感器节点能耗和计算量,提出面向无线传感网络安全的轻量级加密算法。建立传感器节点分... 详细信息

轻量级加密算法需在保证安全性的同时尽可能地降低计算和存储资源的消耗,以适应传感器节点的硬件限制。为同时提高数据传输的安全性和准确性,降低传感器节点能耗和计算量,提出面向无线传感网络安全的轻量级加密算法。建立传感器节点分簇模型,为簇首分配相应的对称密钥;利用TCDCP算法构建WSN线性回归模型,采集经过密钥分配处理后的感知数据;引入流密钥的轻量级同态加密算法,实现对感知数据的加密、解密处理,增强无线传感网络安全性能。仿真结果表明,所提算法的加密、解密时间分别为1.01 s、1.05 s,解密成功率平均值为97.0%,RAM空间、ROM空间占用字节数分别为770 kB、800 kB,能耗为82 mJ。所提方法能够有效地保护无线传感网络数据的机密性和完整性,降低资源消耗。

关键词：无线传感网络轻量级加密算法分簇模型线性回归模型感知数据采集

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轻量级加密算法的低功耗硬件实现与研究

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小型微型计算机系统 2013年第11期34卷 2574-2578页

作者：李志灿王奕沈航李仁发赵伟湖南大学嵌入式系统与网络实验室长沙410082 湖南大学网络与信息安全湖南省重点实验室长沙410082

轻量级(lightweight)加密算法是应用于资源有限环境下的一类加密算法.随着射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的高速发展,促进了轻量级加密算法向小面积和低功耗的趋势发展.本文在分析现有轻量级加密算法A2U2、PRINT CI... 详细信息

轻量级(lightweight)加密算法是应用于资源有限环境下的一类加密算法.随着射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的高速发展,促进了轻量级加密算法向小面积和低功耗的趋势发展.本文在分析现有轻量级加密算法A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的基础上,根据其结构特点,分别在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上和采用0.18μm CMOS工艺的ASIC平台上实现了A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的低功耗硬件实现方案.设计在Synopsys的Design Compiler上的实验结果表明,提出的低功耗方案工作在100KHz时,功耗均低于2μW,与已有设计相比,具有面积小和功耗低的优点.

关键词：轻量级加密算法低功耗射频识别技术(RFID) 分组密码流密码

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RFID中轻量级加密算法及实现技术的研究

RFID中轻量级加密算法及实现技术的研究

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作者：路安平山东师范大学

学位级别：硕士

无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是一种利用特定的无线频率来实现不接触、远距离信息传送的技术。该技术具有成本低、功耗小、抗污染能力强等优点，这使其在物流监管，门禁系统，电子自动收费等领域得到了迅猛... 详细信息

无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是一种利用特定的无线频率来实现不接触、远距离信息传送的技术。该技术具有成本低、功耗小、抗污染能力强等优点，这使其在物流监管，门禁系统，电子自动收费等领域得到了迅猛发展。由于RFID技术中的信息传送是在无线信道中进行的，因此如何保障RFID中传送信息的安全性，成了RFID系统中日益重要的问题。加密算法是一种，对明文数据进行分散，打乱，重组，等运算处理的数学算法。使处理后的信息，显得“杂乱无章”或者“支离破碎”让未授权的截获者，即使得到了加密后的信息，但因为不知道解密的方法，仍然无法知道信息的具体内容，这就保障了信息在传送过程中的安全。这里提到的数学算法就是加密算法，解密算法是加密算法的逆运算，在加密解密过程中的参数称为该算法的密钥。加密前的信息称为明文，加密后的信息称为密文。利用RFID技术进行信息交流的双方，都要分别对明文进行加密运算，形成密文，对方接收到密文后再利用解密算法解出原来的明文信息。加密算法从不同的角度可以分为多种，根据加解密过程中，密钥是否一样分为对称加密算法和不对称加密算法：根据明文是否要分组，分为分组加密算法和流密码加密算法：根据算法实现的复杂难易程度分为重量级加密算法，中量级级加密算法和轻量级加密算法。不同的应用系统选择最佳适应自己的加密算法，RFID系统是硬件资源极端受限的系统，需要的是轻量级加密算法。RFID系统里的电子标签成本普遍较低，比如一张门票，一张商品标签，所以RFID系统中加密算法注重的是更小的资源消耗而不是更大加密强度。本文了选取对称加密算法中PRESENT-80算法，RC4算法和不对称加密算法中的椭圆曲线加密算法（Elliptic Curve Cryptography，ECC）进行了研究。之所以选择PRESENT-80算法和RC4算法是因为他们一个是分组加密算法一个是流密码算法。椭圆曲线加密算法是不对称加密算法，本身加密强度很高，如何实现其轻量化是时下很热的一个课题。本文给出了这三种算法的加密原理，算法实现。并在AVR Studio仿真平台上以Atmega-32作为微处理器，取得了这三种算法在运行效率、密码安全强度与硬件资源开销间的比较结果，得出在硬件资源同样极端受限的环境下，改进后的椭圆加密算法不但表现较强的的密码安全度，而且还具有较高的算法运行效率，实现了算法的轻量化。

关键词： RFID 轻量级加密算法椭圆曲线加密算法 PRESENT-80算法 RC4算法

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RFID安全协议的设计与分析

RFID安全协议的设计与分析

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作者：翟黎中国科学院大学

学位级别：博士

RFID隐私保护协议是学术界和工业界研究的热点问题。RFID标签通常是被动式的，计算能力有限，因此大部分的RFID隐私保护协议都是基于对称密码体系的。具有完整性隐私保护的协议的效率不够高效，需要对系统中所有的标签进行穷尽搜索，难... 详细信息

RFID隐私保护协议是学术界和工业界研究的热点问题。RFID标签通常是被动式的，计算能力有限，因此大部分的RFID隐私保护协议都是基于对称密码体系的。具有完整性隐私保护的协议的效率不够高效，需要对系统中所有的标签进行穷尽搜索，难以应用于物联网海量终端的环境。本文给出了一种高效的RFID隐私保护协议的构造方法。构造的协议利用了单比特输出的伪随机函数，将协议的认证过程分解为多个步骤，和传统的基于对称密码体系的RFID认证协议相比，本文构造的协议显著提高了读写器对标签的认证效率。本文中构造的协议具有隐私性，并且计算开销小，读写器端的认证效率高，能够较好的适应海量终端的物联网环境。　　轻量级加密算法也是RFID领域的一个重要问题。差分分析是一种常用的重要密码分析方法。差分分析通常针对于分组加密算法，但是对于流密码算法和哈希函数同样适用。模加法运算是分组密码和流密码设计中常用到的基本运算，在分组密码，流密码算法和构造轻量级的认证协议中都有应用。在实际的分析过程中，为了得到特定差分对的出现概率，需要对所有可能的差分对进行枚举计算。当k的取值比较大时，差分对的样本空间很大，直接进行穷举计算是很困难的，因此需要针对差分对具体结构进行分析，找到一种快速的计算方法。本文给出了模2k加法运算的差分概率分布及其统计特性。对于固定的差分a，给出了计算该差分发生概率的公式:当a作为一个随机变量时，给出了其差分概率的期望，并且得到了差分概率的方差。当k增加时，差分概率是关于k的一个可忽略不计的函数。本文中的结论，对于研究抗中间人攻击的RFID认证协议是有帮助的。　　HB+等基于LPN问题的协议，执行效率高，因此很适合于RFID系统。但这类协议都很难抵抗中间人攻击，其本质原因就是LPN函数是一个线性函数，抗差分攻击的性质很弱。在本文中，我们提出了一个新的抗中间人攻击协议，协议的思想是利用了模2k-1乘运算。根据模加差分的分析结果，我们给出了模乘运算的差分性质，结果表明，模乘运算具有良好的抗差分性质。最后，我们给出了抗中间人攻击的分析，协议能够较好的抵抗这种攻击。　　RFID系统的另一大类安全威胁就是接力攻击。距离限定协议将认证和距离检测结合到一起，其目的就是将待认证的双方限制在一定的范围内。距离限定协议在实际应用中能够很好的抵抗接力攻击。在现有的距离限定协议中，都存在敌手欺骗概率过大，或者内存需求过多等问题。针对这些不足，我们提出了一个高效的RFID距离限定协议，该协议的内存需求较小，协议的消息只使用了单个比特，易于实现，并且提供了良好的安全性。

关键词：无线射频识别隐私保护协议伪随机函数轻量级加密算法

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参与式感知环境下时空众包的隐私保护机制研究

参与式感知环境下时空众包的隐私保护机制研究

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作者：刘天恩烟台大学

学位级别：硕士

随着5G技术的普及以及工业5.0的到来,给网络科学提供了新的发展机遇和挑战,“众包”也成为了驱动网络科学理论与工程发展的新动力。时空众包可提高人群执行涉及与物理位置相关的现实世界场景任务的潜力,它的主要特征是空间任务的存在,... 详细信息

随着5G技术的普及以及工业5.0的到来,给网络科学提供了新的发展机遇和挑战,“众包”也成为了驱动网络科学理论与工程发展的新动力。时空众包可提高人群执行涉及与物理位置相关的现实世界场景任务的潜力,它的主要特征是空间任务的存在,要求工作人员在特定时间内出现在特定位置以完成任务。然而,在时空众包系统的感知过程以及感知信息传输过程中,由于感知信息的时空敏感性和网络信道的不安全性,参与者往往面临隐私泄露的风险。因此,在时空众包系统中,保护参与者的隐私信息尤为重要,基于时空众包的隐私保护技术也成为互联网隐私保护领域的研究热点。时空众包的隐私保护方法主要分为基于时空信息的隐私保护方法和基于密码学的通信安全方法。本文针对上述两部分内容,解决以往研究方法的难点和不足,分别设计基于k-匿名和l-多样性动态发布隐私保护机制,以及基于轻量级加密方法隐私保护机制。具体研究内容包括以下两点:1.现阶段数据发布方法大多考虑静态发布,容易造成算法的时间复杂度高,时效性差等问题。本文结合动态聚类思想,降低算法的时间复杂度,提高动态发布的时效性。大部分研究者只是匿名化参与者的位置信息,并没有考虑到攻击者也可以根据参与者的时间信息推测出其他隐私信息。本文同时匿名化参与者的位置属性和时间属性,有效避免针对位置属性的背景知识攻击和同质攻击。2.现有研究时空众包隐私保护方法往往通过某种方式在本地保护参与者的隐私信息,而没有考虑在网络传输过程中的安全性问题。本文采取参与者端加密和请求者端解密的方法在感知信息传输过程中对其进行保护。此外,资源受限的参与者由于有限的存储能力,计算能力和电池容量,往往很难执行计算成本高的加密算法,因此传统的数据加密方法无法很好地应用在资源受限的参与者上。本文采用轻量级流密码算法进行数据加密,并利用混沌映射和积代数对其进行改进,提高密钥流的随机性和周期性。

关键词：时空众包隐私保护 k-匿名 l-多样性轻量级加密算法

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安全微控制器总线接口模块的设计与指令集测试

安全微控制器总线接口模块的设计与指令集测试

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作者：李志灿湖南大学

学位级别：硕士

随着汽车产业的不断发展，汽车电子作为汽车产业中的一项重要支撑技术，迎来了高速发展的一个时期。同时，微控制器作为汽车电子中的核心部件之一，在汽车中得到了广泛的应用。目前，国外在微控制器领域占据了主导地位，而国内由于起步... 详细信息

随着汽车产业的不断发展，汽车电子作为汽车产业中的一项重要支撑技术，迎来了高速发展的一个时期。同时，微控制器作为汽车电子中的核心部件之一，在汽车中得到了广泛的应用。目前，国外在微控制器领域占据了主导地位，而国内由于起步晚等原因，还处于落后的地位。此外，由于大部分微控制器的研发重心侧重如何提高微控制器运算能力，而忽略了其安全性。因此，为了推动国内汽车电子产业的发展，本文设计了一款拥有自主知识产权的16位安全微控制器ESNL-16，主要工作包括： (1)根据微控制器工作模式的不同，提出了一种具有复用功能的外部总线结构。当微控制器在不同的工作模式时，将I/O口编程为不同功能的输入输出端口，并在总线接口模块的控制下，完成对内部读写和外部访问的高效控制。 (2)为了保证微控制器的数据安全，本文在分析PRINTcipher加密算法的基础上，提出了一种低功耗的硬件实现方案。通过复用P置换层和S盒的方式，有效地减少了设计的面积和功耗。同时，为了提高设计的灵活性，本文实现了PRINTcipher-48和PRINTcipher-96两种参数版本的可选择方案。最后，将方案集成在ESNL-16中，从而提高了微控制器的安全性能。 (3)完成了ESNL-16的系统集成及验证测试工作。通过模块级仿真验证、系统级仿真验证、门级验证和FPGA板级验证四个阶段，完成了ESNL-16验证工作，保证了微控制器功能的正确性。另外，通过分析CPU12指令集，在覆盖所有微指令的基础上，提出了一套基于CPU12最小指令集的内建自测试方案。通过对最小指令集进行测试，从而将测试序列的长度减小为5.2%。在保证高覆盖率和较短测试序列的前提下，完成微控制器的测性工作。

关键词：安全微控制器总线接口模块轻量级加密算法指令集测试

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一种面向RFID的轻量级安全认证协议

一种面向RFID的轻量级安全认证协议

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作者：包红琦哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

射频识别技术(Radio frequency identification,RFID)是物联网核心传感技术之一,通过无线信号实现传感通信,凭借识别速度快、对恶劣环境适应性强的优点被广泛应用于各个领域。然而,由于RFID系统的工作环境异构繁杂,标签计算能力和存储... 详细信息

射频识别技术(Radio frequency identification,RFID)是物联网核心传感技术之一,通过无线信号实现传感通信,凭借识别速度快、对恶劣环境适应性强的优点被广泛应用于各个领域。然而,由于RFID系统的工作环境异构繁杂,标签计算能力和存储资源有限,导致RFID系统中阅读器与标签间的无线信道面临着隐私数据泄露的问题。现有安全方案主要是结合传统密码学相关技术提出认证协议,由于传统协议中的加密算法加密效果差、计算资源消耗过高且协议的认证机制不合理,并不适用于低成本需求的RFID系统,因此,本文提出一种轻量级加密算法(Narrative Cross,NCross),避免标签消耗过多计算资源,并在此基础上提出了一种面向RFID的安全认证协议,进一步解决隐私数据泄露的问题。本文开展的研究工作如下:(1)针对RFID标签存储能力有限问题,提出了一种交叉型的轻量级加密算法NCross。首先,算法将动态会话密钥作为输入,采用了三输入一输出的加密形式,将会话密钥的数据长度进行压缩,降低标签存储消耗。然后,将处理后的输入进行异或、移位等逻辑操作进行加密。最后,通过按位异或的逻辑操作缩短输出的数据长度,以降低计算成本和复杂度。(2)针对RFID系统认证过程中标签的匿名隐私性和数据安全性的问题,基于加密算法NCross提出了面向RFID的认证协议(Lightweight Norm Cross Protocol for RFID,LNCP)。首先,协议对于标签标识采取动态变化的方式参与认证,凡认证过程传输的标签标识,均需经过逻辑操作加密后再作为NCross算法输入进行加密。然后,认证过程中需要对传输数据的正确性进行检验,保证协议参与方身份的合法性和传输数据的安全性。最后,在服务器认证标签身份通过后,将会话密钥和标签标识进行更新,再次经过加密传输、检验后才能完成标签对服务器的认证。(3)通过仿真试验对提出的加密算法NCross进行有效性验证。试验结果表明,所提协议的硬件实现成本低,存储资源占用较少,具有较高的认证效率,降低了标签计算存储所需资源。此外,本文还通过形式化及非形式化两个方面对LNCP协议进行了安全性分析,分析表明LNCP协议对重放攻击、模拟阅读器、模拟标签攻击以及可跟踪性攻击等具有抵抗性。

关键词： RFID 安全认证协议轻量级加密算法安全性分析

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用于RFID的轻量级算法及认证协议研究与实现

用于RFID的轻量级算法及认证协议研究与实现

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作者：李敏复旦大学

学位级别：硕士

Radio Frequency Identification(RFID)是正在快速发展的一种非接触的自动识别技术，这项技术在物流，门禁，电子收费等方面为人们的生活带来了很大的方便。然而这项技术在发展之初并没有把安全问题考虑全面。随着物联网技术的发展，大... 详细信息

Radio Frequency Identification(RFID)是正在快速发展的一种非接触的自动识别技术，这项技术在物流，门禁，电子收费等方面为人们的生活带来了很大的方便。然而这项技术在发展之初并没有把安全问题考虑全面。随着物联网技术的发展，大量设备对安全有着强烈的需求。RFID系统的大规模应用受到阻碍。\n 本文分析了RFID标签的安全性和解决方案，着重分析了一种新型轻量级算法Hummingbird-2，并设计实现了基于Hummingbird-2算法的一系列安全协议。本文对ISO18000-6C协议进行了分析，得出了其中会遇到的威胁，实现了基于Hummingbird-2的相应的解决方案，最后完成了基于该算法的符合ISO18000-6C协议的安全标签电路设计。增加了安全设计的标签能够防止敏感数据的泄露，并防止追踪，伪造，非法访问等攻击。另外本文对一些常见安全协议做了研究和分析，并基于Hummingbird-2算法做了实现，对仿真结果做了比较。在电路实现的过程中采用了低功耗设计技术，在不同的工艺，在不同的工作频率下进行了仿真。本文所设计实现的Hummingbird-2加密电路与已发表的电路实现结果相比在电路面积相当的情况下具有加密速度更快，能耗更低的优点。带有Hummingbird-2加密模块的符合ISO18000-6C的安全数字基带用SMIC0.13μm工艺实现的面积为105788.0469μm2，在100K工作频率下功耗为9.912μA。仿真和验证结果表明，该芯片满足无源标签的工作要求，具有良好的性能，达到了预期目标。

关键词：射频识别轻量级加密算法安全隐私物联网

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软件定义工业物联网中通信安全性的研究与实现

软件定义工业物联网中通信安全性的研究与实现

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作者：马冬冬北京邮电大学

学位级别：硕士

随着云计算、物联网和大数据技术的不断成熟,工业物联网得到了快速的兴起和发展,但是在信息技术和操作技术一体化的过程中出现了一系列的问题和挑战,为了解决这些问题,行业内将软件定义网络引入到工业物联网之中,软件定义网络的引入解... 详细信息

随着云计算、物联网和大数据技术的不断成熟,工业物联网得到了快速的兴起和发展,但是在信息技术和操作技术一体化的过程中出现了一系列的问题和挑战,为了解决这些问题,行业内将软件定义网络引入到工业物联网之中,软件定义网络的引入解决了一部分的问题,但是仍然存在许多问题需要解决,而本文中将主要研究软件定义工业物联网内数据的安全传输问题。本文的具体研究内容如下:1.提出了一种适用于软件定义工业物联网中边缘网络内的轻量级加密算法,该算法通过减少加密轮数和简化加密函数的方式保证了算法的实时性,同时,该算法又通过引进非线性相关函数和增加密钥长度的方式增加了算法的安全性。从而很好的满足了特定环境下对于实时性和安全性的需求。2.提出了一套适用于软件定义工业物联网非边缘网络内的对称密钥管理方案,该方案有效的结合了软件定义网络的优势,进而保证了密钥分发和更新的安全性。除此之外,该方案改进了传统密钥管理方案内的密钥更新和密钥存储方式,从而进一步的保证密钥管理中的安全性和实时性,同时,改进后的密钥更新方式可以有效的避免了因大量密钥更新而导致的网络拥塞。3.设计并实现了一个可配置的动态加密系统,该系统可以通过用户的加密需求和运行时状态而匹配出最佳的加密算法,进而实现数据的加解密,该系统会统计最近的运行时数据,进而利用运行时数据指导加密算法的匹配。该系统可以很好的满足了工业物联网中不同的加密需求,从而保证了工业物联网中数据的安全性。

关键词：软件定义网络工业物联网对称密钥管理轻量级加密算法

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用于RFID的轻量级算法和协议的研究与实现

用于RFID的轻量级算法和协议的研究与实现

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作者：李敏复旦大学

学位级别：硕士

Radio Frequency Identification(RFID)是正在快速发展的一种非接触的自动识别技术,这项技术在物流,门禁,电子收费等方面为人们的生活带来了很大的方便。然而这项技术在发展之初并没有把安全问题考虑全面。随着物联网技术的发展,大量设... 详细信息

Radio Frequency Identification(RFID)是正在快速发展的一种非接触的自动识别技术,这项技术在物流,门禁,电子收费等方面为人们的生活带来了很大的方便。然而这项技术在发展之初并没有把安全问题考虑全面。随着物联网技术的发展,大量设备对安全有着强烈的需求。RFID系统的大规模应用受到阻碍。本文分析了RFID标签的安全性和解决方案,着重分析了一种新型轻量级算法Hummingbird-2,并设计实现了基于Hummingbird-2算法的一系列安全协议。本文对ISO18000-6C协议进行了分析,得出了其中会遇到的威胁,实现了基于Hummingbird-2的相应的解决方案,最后完成了基于该算法的符合ISO18000-6C协议的安全标签电路设计。增加了安全设计的标签能够防止敏感数据的泄露,并防止追踪,伪造,非法访问等攻击。另外本文对一些常见安全协议做了研究和分析,并基于Hummingbird-2算法做了实现,对仿真结果做了比较。在电路实现的过程中采用了低功耗设计技术,在不同的工艺,在不同的工作频率下进行了仿真。本文所设计实现的Hummingbird-2加密电路与已发表的电路实现结果相比在电路面积相当的情况下具有加密速度更快,能耗更低的优点。带有Hummingbird-2加密模块的符合ISO18000-6C的安全数字基带用SMIC0.13μ m工艺实现的面积为105788.0469μm2,在100K工作频率下功耗为9.912μA。仿真和验证结果表明,该芯片满足无源标签的工作要求,具有良好的性能,达到了预期目标。

关键词：射频识别轻量级加密算法安全隐私 Hummingbird-2

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