物聯網中輕量級對稱密碼算法的研究與設計.pdf

1、隨著信息技術的高速發(fā)展，物聯網成為新一代信息化浪潮的典型代表。然而，使用傳統對稱密碼算法解決物聯網領域日益突出的數據安全問題遇到了困難，其主要原因是物聯網上使用的應用組件不同于傳統的臺式機和高性能計算機，它采用計算能力相對較弱的微型計算處理設備，而這類設備的運算存儲能力有限。在這種情況下，輕量級對稱密碼算法受到人們的廣泛關注。與傳統對稱密碼算法相比，輕量級對稱密碼算法的計算資源消耗少，適合應用于計算能力有限的微型計算設備如RFID標簽等

2、。本文致力于輕量級對稱密碼算法的研究與設計，以三種廣義對稱密碼(分組密碼、Hash函數和流密碼)的基本原理為研究背景，以密碼設計為研究重點，以密碼分析為支撐，結合輕量級的環(huán)境需求，并運用輕量級對稱密碼的設計技巧，主要從以下三個方面展開了研究：
　　(1)設計了基于雙偽隨機變換的輕量級分組密碼算法VH和VHF，分別采用SPS結構和Feistel結構。VH的分組長度為64比特，支持長度為64、80、96、112和128比特的密鑰；VH

3、F的分組長度為128比特，密鑰長度為80和128比特。VH和VHF的安全評估結果表明，它們對已知的攻擊實現足夠的安全性，如差分分析、線性分析和不可能差分分析。與現有的輕量級分組密碼進行對比，VH和VHF的軟硬件效率都高于同為面向8位平臺的國際標準CLEFIA。
　　(2)設計了一種輕量級Hash函數HVH，采用Sponge迭代結構，壓縮函數采用VH型算法。為了用于不同的受限環(huán)境和安全級別，HVH提供了5種不同長度的消息摘要。通過對

4、HVH族Hash函數進行軟硬件效率測試分析，結果表明HVH-88的軟件效率為1.47Mb/s，效率是同樣應用于RFID環(huán)境的SPONGENT-88的10倍，HVH-88硬件實現需要1129GE，與SPONGENT-88的1127GE硬件實現相當。線性分析、差分分析、不可能差分分析以及抗原像、抗第二原像和抗碰撞分析表明，HVH滿足輕量級密碼的安全需求。
　　(3)設計了輕量級流密碼VHFO和VHFC，分別采用分組密碼的OFB和CTR