隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,RFID芯片和無線傳感網(wǎng)絡(luò)等微型計算設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛,給人們的生活帶來了極大的便利。與此同時,如何確保信息的安全性,越來越引起人們的重視。由于微型計算設(shè)備一般計算能力較低、存儲空間及能源供應(yīng)都有限,在這些設(shè)備上進行信息保護時,往往需要設(shè)計執(zhí)行效率高、資源消耗少的輕量級密碼算法。因此,本文根據(jù)輕量級的PUFFIN算法提出了一種保護無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息安全的技術(shù):去協(xié)同技術(shù)。去協(xié)同技術(shù)即對輸入的數(shù)據(jù)進行擾亂—稱為變碼,改變選定字段的數(shù)值,在離開保護域時再將其解碼—恢復(fù)原來的數(shù)值。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的去協(xié)同技術(shù)可以切斷攻擊者在數(shù)據(jù)流中加入的觸發(fā)信息與攻擊者在硬件中加入的觸發(fā)邏輯,使得硬件木馬無法正常觸發(fā),即實現(xiàn)保護無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息安全的作用。去協(xié)同模塊是由偽隨機數(shù)模塊、密鑰生成模塊、更新模塊、變碼模塊以及解碼模塊組成。偽隨機數(shù)模塊產(chǎn)生隨機數(shù)列用作做主密鑰和隨機數(shù)。密鑰模塊生成子密鑰用來數(shù)據(jù)變碼和解碼。更新模塊控制整個系統(tǒng)的邏輯,變解碼模塊主要功能是對數(shù)據(jù)進行擾亂和恢復(fù)。本論文也給出了去協(xié)同模塊的設(shè)計準(zhǔn)則和相關(guān)性能參數(shù),同時也在Altera cyclone IV ... 

【文章來源】：黑龍江大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

去協(xié)同密鑰擴展與PUFFIN密鑰擴展對比

在輸入主密鑰為全 F 的情況下，可以看到 PUFFIN 算法直到前 都還沒有完全完成比特擴散，而去協(xié)同采用的密鑰擴展算法在第二輪之后即擴散，極大增加了輪密鑰的強度。同時圖 3-5 顯示的是密鑰擴展模塊的 Mode真結(jié)果，可以看到輸入為全 F 的情況下的輸出結(jié)果對比，對比圖 3-7 的右圖可證仿真的結(jié)果正確性。圖 3-4 去協(xié)同密鑰擴展與 PUFFIN 密鑰擴展對比Fig. 3-4 De-cooperative key extension versus PUFFIN key expansion

Encrypt OR DecryptRound Function 2Round Function 3Round Function 4Round Function 5Round Function 6Round Function 7Round Function 8KeyMUXData_outTag_out圖 3-8 去協(xié)同加擾/解擾算法模塊Fig. 3-8 De-cooperative scrambling/descrambling algorithm module變碼算法采用 4 輪 PUFFIN 算法輪函數(shù)迭代結(jié)構(gòu)，以流水線形式分 4 拍完成，圖 3-9 是細化后的輪函數(shù)邏輯結(jié)構(gòu)，每輪的運算都要由輸入的 Tag 選擇相應(yīng)的子密鑰和 S 盒參加運算，如果標(biāo)簽指示不進行去協(xié)同處理，則會將邏輯旁路。變碼算法中涉及到兩種輪函數(shù)：頭輪函數(shù)(HeadFunction)和普通輪函數(shù)（RoundFunction）。輪函數(shù)的運算結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，輪函數(shù)輸入數(shù)據(jù)為 64 位，一個普通的輪函數(shù)包括一級 S 盒，一層輪密鑰加和一層置換運算（P64），如果是頭輪函數(shù)，則不執(zhí)行S 盒運算。其中的輪密鑰加實際上就是數(shù)據(jù)與 64 位的子密鑰按位異或。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]分組密碼中S盒的設(shè)計與分析[D]. 李聲濤.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
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本文編號：2921828