【摘 要】
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感知层作为物联网最关键的底层架构,其信息安全问题也越发得到重视。加密算法作为最为有效的安全措施之一,也受到了大家广泛的关注。其中,AES(Advanced Encryption Standard)算法具有高安全性、加解密速度快等特点,因此,本文针对物联网感知层中现存的节点间加解密效率低以及安全性弱的问题,在对AES研究的基础之上,通过分析对比LAES(Lightweight AES)算法,构建了物
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感知层作为物联网最关键的底层架构,其信息安全问题也越发得到重视。加密算法作为最为有效的安全措施之一,也受到了大家广泛的关注。其中,AES(Advanced Encryption Standard)算法具有高安全性、加解密速度快等特点,因此,本文针对物联网感知层中现存的节点间加解密效率低以及安全性弱的问题,在对AES研究的基础之上,通过分析对比LAES(Lightweight AES)算法,构建了物联网环境下的数据加密方法AES-I(Advanced Encryption Standard in IoT)。本文所做研究的主要内容有以下两方面:(1)针对节点间的系统资源有限,加解密效率低的问题,通过对原算法进行合并优化与查表优化,降低了算法的复杂度,以适应物联网自身的环境特性。首先,在不影响轮函数内部操作的前提下,对算法的加解密过程分别进行了合并优化,在加密过程中,合并了其中的行移位和列混合变换;在解密过程中,先分别交换了逆行移位与逆字节代换、轮密钥加与逆列混合的顺序,然后对其进行合并,该操作简化了算法的加解密过程,提升了系统运算的效率。其次,采用复用表的技术,利用查表的方式,对AES算法的加解密操作执行查表优化,更加简化了AES算法的各个轮变换,进一步减少算法消耗的时间,使得其计算效率得到大幅提高。(2)针对算法应用在感知层环境中时可能存在的安全性被削弱的问题,在设计AES-I的密钥扩展算法时,改变了子密钥的产生方式,通过随机数产生函数与单向性策略相结合的方法对其进行改进,同时利用移位操作,降低了前后两组轮密钥间的关联性。AES-I的密钥生成算法有效的解决了原生成密钥算法中可由两轮相邻的轮密钥极易推导出全部密钥的固有缺陷,增强了其安全强度。最后,通过采用C++语言对物联网环境下的数据加密方法AES-I算法进行设计实现,在同一实验环境下,分别测试了AES、LAES以及AES-I三种算法加解密所用的时间,MATLAB的仿真数据证明,AES-I算法的执行效率更高。除此之外,AES-I算法还具有良好的安全性,因此适合在物联网环境下为感知层数据保障安全。
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