[发明专利]一种用于无线传感器网路的混沌分组加密方法

说明书

本发明公开了一种用于无线传感器网路的混沌分组加密方法，首先以整数化的帐篷映射为基础构建扩展耦合整数帐篷映射模型，并将其作为混沌密钥生成器；根据无线传感器网络的特点，采用4轮Feistel对称加密结构对待处理的明文分组进行加密，分组长度为8比特；在进行Feistel加密之前和4轮Feistel加密之后分别对数据进行一次单字节位置换变换，并将变换后的8比特数据作为密文结果输出；每轮Feistel加密过程中所使用的单轮加密密钥均由所述混沌密钥生成器生成。该方法针对无线传感器网络的特点设计，具有安全性高、运行速度快、资源需求小、能源消耗少的优点。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种用于无线传感器网路的混沌分组加密方法。

背景技术

无线传感器网络技术是物联网技术的支撑，是多学科交叉的新兴的热门技术，无线传感器网络可实现感知、数据处理、通信的功能，并且具有体积小、成本低、能耗少、无需人工值守的特点，在军事、医疗、环境监测等多个领域具有十分广阔的应用前景。随着嵌入式、传感器、无线通信技术的进步，无线传感器网络技术得到了高速的发展。但现有技术关于无线传感器网络技术的研究主要集中于硬件设计以及网络通信方面，关于信息安全的研究尚处于起步阶段，研究用于无线传感器网络的密码算法大都是讲传统网络的密码算法套用在无线传感器网络环境中，真正适用于无线传感器网络的密码算法十分不足。

同时为了实现低制造成本的目的，无线传感器网络节点的硬件配置会受到限制，主要表现为计算能力差、存储空间小、能源有限，传统的密码算法大都是基于普通的PC机等平台设计的，为了实现较高的安全性会采用大量的复杂运算或者查表等功能，这必然会对无线传感器网络节点造成较大的负担，所以传统的密码算法大都是不适合无线传感器网络环境的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于无线传感器网路的混沌分组加密方法，该方法针对无线传感器网络的特点设计，具有安全性高、运行速度快、资源需求小、能源消耗少的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于无线传感器网路的混沌分组加密方法，所述方法包括：

步骤1、以整数化的帐篷映射为基础构建扩展耦合整数帐篷映射模型，并将其作为混沌密钥生成器；

步骤2、根据无线传感器网络的特点，采用4轮Feistel对称加密结构对待处理的明文分组进行加密，分组长度为8比特；

步骤3、在进行Feistel加密之前和4轮Feistel加密之后分别对数据进行一次单字节位置换变换，并将变换后的8比特数据作为密文结果输出；

其中，每轮Feistel加密过程中所使用的单轮加密密钥均由所述混沌密钥生成器生成。

在所述步骤1中，所述扩展耦合整数帐篷映射模型表示为：

H:

其中，下标j表示格点编号；上标i表示迭代轮数；<<<代表循环左移运算；G表示扩展整数帐篷映射，其数学模型为：

G:x_i→x_i+1

当i为偶数时：

当i为奇数时：

其中下标i表示迭代轮数。

所述混沌密钥生成器由4个格点构成，每个格点计算字长为32比特，该混沌密钥生成器生成密钥的过程具体为：

选取4个长度32比特的格点初始值为种子密钥，加密前先对该种子密钥进行4轮预迭代；

每次对一个明文分组进行加密前都要进行一次迭代生成一个128比特的新的密钥序列；