【摘要】：在生活水平日益提高的當下,人們對醫(yī)療衛(wèi)生服務和健康監(jiān)護的需求也越來越大。基于WBAN的應用——健康監(jiān)測和遠程醫(yī)療,現(xiàn)已成為了無線通信和醫(yī)療領域的研究熱點之一。WBAN技術是通過在人體體表或體內合理布置可采集人體生理數(shù)據(jù)的智能傳感器節(jié)點,用無線傳輸?shù)姆绞綄⒉杉捏w征數(shù)據(jù)傳輸給用戶或醫(yī)護人員,通過分析這些數(shù)據(jù)進行健康監(jiān)測和醫(yī)療診斷。由于WBAN的網(wǎng)絡特殊性和生理數(shù)據(jù)的隱私敏感性,WBAN易受到外界的威脅和攻擊,對隱私數(shù)據(jù)的保護顯得尤為重要。本論文結合IEEE802.15.6協(xié)議,對WBAN的網(wǎng)絡威脅和安全需求進行了分析,提出了一種適用于WBAN的安全通信方案,具體的工作歸納如下:1.基于ECC公鑰密碼體制中ECDLP的逆向不可求解性,使用非對稱加密技術產生高安全強度的共享密鑰,再使用共享密鑰進行更安全的對稱加密。根據(jù)NIST標準選取了合適的橢圓曲線及其參數(shù),對ECC點乘算法進行硬件電路設計時,自頂向下逐級劃分子模塊,自底向上進行模塊設計,實現(xiàn)了有限域_2F_2 _(33)下點乘運算。其中,有限域模逆運算是根據(jù)費馬小定理作出適當優(yōu)化設計進行實現(xiàn)。2.提出將HMAC-SHA256應用到‘Challenge/Response’的認證機制中,完成了消息完整性認證。硬件電路實現(xiàn)方面,根據(jù)HMAC-SHA256算法特點,通過設計SHA256子模塊來完成HMAC-SHA256的電路設計。介紹了AES256算法的理論知識,分析其算法結構,將其運算過程按每一輪進行邏輯設計,加密電路和解密電路通過模塊復用以節(jié)省面積和優(yōu)化速度。3.根據(jù)IEEE802.15.6協(xié)議,提出一種適用于WBAN的安全通信方案。該方案主要流程為:當節(jié)點請求入網(wǎng)時,協(xié)調器會請求查看節(jié)點證書;然后雙方通過ECC點乘計算出各自公鑰并互換公鑰,得到共享密鑰;之后通過對比兩者之間計算的HMAC-SHA256值進行數(shù)據(jù)完整性認證,最后使用共享密鑰對WBAN中的信息數(shù)據(jù)進行對稱加密和解密。在QuartusII集成的Modelsim下進行仿真驗證,使用硬件描述語言Verilog對整個方案進行硬件電路描述實現(xiàn)。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN92;TN918.4
【圖文】：

圖 1.1 遠程醫(yī)療應用場景示意圖然而不管是什么通信網(wǎng)絡都存在一定的安全問題，WBAN 作為一種特殊的通信網(wǎng)絡也不例外，WBAN 也存在著一定的安全問題。WBAN 的應用場景很，WBAN 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涉及到用戶的生理體征信息或地理位置信息，這些數(shù)據(jù)有很強的敏感性和隱私性。加上 WBAN 具有信道開放性、廣播性、資源有限網(wǎng)絡拓撲動態(tài)性，使得外界設備可以發(fā)起拒絕服務攻擊使 WBAN 服務器宕機通過竊聽、偽裝成合法用戶的方式獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一旦被竊取改，攻擊者便有利可圖，用戶將會遭受很嚴重的后果，甚至對用戶的生命安成威脅[10,11]。如何有效保障 WBAN 的通信安全，如何使 WBAN 安全技術可以提供足夠全措施有效應對各種攻擊，成為了廣大專家和學者的研究方向。WBAN 安全的研究具有很重要的意義，只有保障了通信的安全，WBAN 技術及其應用才

輸入：次數(shù)低于 m 的二進制多項式 a ( x )， b ( x)輸出： c= ( x ) a ( x ) b ( x )mod f ( x)1．若0a =1， c = b；否則 c = 02．對于 i 從 1 到 m 1，重復執(zhí)行2.1 b= b x mod f ( x)2.2 若 1ia = ， c= c + b；否則 c =c3．返回 cclka[232:0]b[232:0]c[232:0]doneenmod_mult圖 2.3 模乘運算模塊引腳模乘模塊 mod_mult 有 4 個輸入引腳信號，2 個輸出引腳信號。en 信mod_mult 的使能信號，高電平有效。done 信號為運算結束信號，同為高電平有設計該模塊的核心 verilog 代碼如圖 2.4 所示。

圖 2.5 模乘運算仿真圖通過仿真，得到的仿真結果與期望輸出結果一致，驗證了設計的正確性。2.3.2 模平方運算模塊若二進制多項式232 2 1232 2 1 0=a ( x ) a x + + a x + a x + a，則2 464 4 2232 2 1 0=a ( x ) a x + + a x + a x + a(2.172a ( x )的二進制多項式系數(shù)可以通過在 a ( x )的二進制多項式系數(shù)中間插入 0 獲得，如圖 2.6 所示。圖 2.6 二進制多項式平方系數(shù)示意圖232a231a 1a0a0 0 001a231a232a0a

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