發(fā)布時間：2020-03-22 10:17

【摘要】：隨著政府對于環(huán)境保護的力度逐漸增強,燃煤電廠作為主要的污染物排放源頭使得其成為了重點監(jiān)測對象。燃煤電廠污染物監(jiān)測系統(tǒng)通過使用無線傳輸作為燃煤電廠污染物的數(shù)據(jù)傳輸方式,大大提高了上級監(jiān)管部門對于污染物排放的監(jiān)控效率。然而其也存在一定的安全威脅,如燃煤電廠更改(替換)污染監(jiān)測數(shù)據(jù)等等不安全的行為。針對燃煤電廠污染物排放監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸安全問題,本文提出了基于橢圓曲線密碼體制和AES的混合加密技術(shù)方案。橢圓曲線密碼體制作為一種非對稱密碼體制其加解密速度較慢,因此本文通過使用橢圓曲線數(shù)字簽名(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,ECDSA)來保證數(shù)據(jù)的完整性,不可替換性和不可否認性,而高級加密標準(Advanced Encryption Standard,AES)作為一種對稱加密算法較非對稱加密算法其加解密效率具有較大的優(yōu)勢,因此本文使用AES加密算法保證數(shù)據(jù)和簽名的機密性。首先,論文對橢圓曲線標量乘算法進行了研究,針對橢圓曲線數(shù)字簽名中標量乘計算開銷較大,占用了較多資源的情況,本文對橢圓曲線標量乘算法進行了優(yōu)化,在對稱三進制標量乘的基礎(chǔ)上提出了降低非零值權(quán)重的對稱三進制標量乘算法,通過對比分析,提出的算法不僅可以得到正確的運算結(jié)果,同時計算復雜度也較低。在此基礎(chǔ)上,本文對橢圓曲線數(shù)字簽名方案進行研究,針對相關(guān)改進方案中存在的安全缺陷,提出了基于密鑰隱藏數(shù)據(jù)摘要的數(shù)字簽名,在不增加計算量的同時,提升了算法的安全性。其次,論文對AES中的S盒設(shè)計算法進行了研究,由于傳統(tǒng)的AES算法在加密和密鑰擴展方案中使用同一個S盒,并且其S盒為大眾所知,隨著學者對S盒研究的深入,算法安全強度越來越依賴于密鑰,而如果算法使用的S盒不公開,則能夠減少攻擊者對于算法的先驗信息,增強算法的安全性。本文通過使用仿生優(yōu)化算法來生成S盒,通過使用基于交叉變異的粒子群S盒設(shè)計算法生成的S盒來替換原有的基于代數(shù)運算生成的S盒,從而使得算法的S盒不為大眾所知。通過在粒子群算法中加入交叉變異的思想,使得算法生成的S盒的非線性度和差分均勻度與當前的最優(yōu)S盒極為接近,也可以克服代數(shù)方案一次只能生成一個S盒的缺點。最后,本文對AES加密算法進行了研究,針對AES加密算法中密鑰擴展存在輪密鑰相關(guān)性較強的安全性缺陷,本文提出了使用單向散列函數(shù)SHA256的密鑰擴展方案代替原有的AES擴展方式,增強AES密鑰擴展的不可逆性,并采取Logistic混沌映射生成的混沌序列控制基于交叉變異的粒子群算法生成的多S盒的排布,從而使得S盒的排布隨Logistic系統(tǒng)初始參數(shù)的更改動態(tài)變化,提升了算法的安全性。并通過C++對混合加密方案進行了軟件實現(xiàn)。
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14S S S S S S S S S S S S S S 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 6′ 7′ 8′ 9′ 10′ 11′ 12′ 13′ 14狀態(tài)矩陣第一行 狀態(tài)矩陣第二行 狀態(tài)矩陣第三行 狀態(tài)矩1′ 2′ 3′ 4′ 6′ 7′ 8′ 5′ 11′ 12′ 9′ 10′ 16′13M M M 1′′ 2′′ 3′′ 4′′ 5′′ 6′′ 7′′ 8′′ 9′′ 10′′ 11′′ 12′′ 13′′ 14"，

本文編號：2594898