无线微传感器网络混沌加密理论及其关键技术研究

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1、重庆大学博士学位论文无线微传感器网络混沌加密理论及其关键技术研究姓名：陈帅申请学位级别：博士专业：仪器科学与技术指导教师：钟先信20060301重庆大学博士学位论文算法明文和密文都为单字节密钥可变通过位扩散和多轮Feistel结构的非线性混沌完成加密运算构造了单字节的基于混沌运算的Feistel非线性加密函数构造了基于计数器模式的混沌加密算法计数器加密算法采用了该单字节Feistel分组加密算法对一类广泛应用的线性同余序列计算方法提出了将算法转换为一次乘法二次加法一次移位运算的一种快速算法运算速度提高达40%分析了基于TinyOS编译器实现

2、研究的加密算法需要的存储资源增加加密的代码最多需要的额外ROM为4624字节需要额外的RAM为73字节为加强密钥安全性快速完成混沌密钥的计算和方便密钥产生的硬件化实现采用数字化建模思想对上述混沌密钥算法进行了芯片核技术研究研究了整数混沌计算的芯片核计数器控制的混沌序列发生器数字芯片核线性同余计算的数字芯片核计数器控制的线性同余序列发生器的数字芯片核技术利用电子设计自动化工具仿真验证了数字芯片核模型的正确性研制了基于MCF5272处理器嵌入式μClinux操作系统的无线传感器网络节点该节点具有数据采集节能以太网络接口无线远程通信全球定位的功能

3、在节点上配备图像传感器与硬件压缩模块通过CPLD控制完成图像数据采集节点采用GPRS/GSM模块接入公用无线移动网络进而接入Internet在节点上研究了基于文件方式和Socket方式的远程通信研究了在μClinux下完成GPS信息的接收实验进行了无线传感器网络的混沌加解密无线通信实验采用Micaz节点实验了基于计数器模式和Feistel分组结构的混沌加密解密由传感器感知观测区域的信息通过CC2420完成短距离的无线通信应用汇聚节点MIB600由以太网接口接入有线网络用户节点通过有线网络采用Socket方式经过汇聚节点观测无线传感器网络获取

4、的数据信息最后在研制的节点上进行了融合数据的混沌加解密通信实验论文研究表明研究的简单的整数混沌运算解决了WSN节点的运算能力限制基于不同周期的混沌序列及同余序列复合得到的32bit优良随机序列周期长达892解决了WSN节点计算精度的限制提高了密钥的安全性基于Feistel结构的非线性混沌加密具有多种加密算法的优点研究的加密算法增加的额外存储器资源少解决了WSN节点资源少的限制混沌密钥硬件芯片核可以方便地与WSN节点集成化进一步提高了密钥的安全性加密体制能够有效抵制多种不安全因素论文解决了WSN节点嵌入式系统特殊限制条件下混沌加密的诸多难题发

5、展了无线微传感器网络的信息安全理论与技术关键词传感器网络整数混沌序列混沌加密算法数字芯片核节点II英文摘要ABSTRACTWiththespeedydevelopmentofmicro-electro-mechanicalSystem(MEMS)andwirelesscommunication,thewirelessmicro-sensornetwork(WMSMorWSN)hasarousedenthusiasmintheworld.Thewirelesssensornetworkisanoveltechnologycombinedwit

6、hwirelesscommunication,micro-sensor,microprocessoranddistributingprocesstechnology,whichisprospectivetobeusedwidely.Generally,thewirelessmicrosensornetworknodesaredeployedindesolateareaorvileenvironmentandtransmittingorreceivingdatathroughthewirelessmedium,whereasthewirele

7、ssmediumiseasytobeeavesdroppedbyothersorenemies;atthesametime,theWSNaresoclosetopeople’slivingthatbringaboutmoreexposureofprivaterightbecausethenodesaretinyandconcealed.SothesecurityofWSNisoneofthekeytechnologiesforapplication.Inordertoreducecost,theWSNnodeisequippedwithmi

8、croprocessorwithlimitedoperation,limitedaccuracy,lessmemoryandlowpowerthatmakesthecomplic