[发明专利]一种动态的AES物理层数据加密方法

权利要求书

1.一种动态的AES物理层数据加密方法，用于基于5G的物联网系统，其包括以下步骤：

步骤1，根据5G通信信道的信道特征矩阵生成动态密钥；

步骤2，将所述动态密钥用于保守数字混沌系统，生成混沌序列；保守数字混沌系统以如下的公式表示，

式中：

x，y，z分别表示生成的保守混沌序列，

dx，dy，dz分别表示对x，y，z的微分，

A表示控制参数，且A∈[-5000,5000]，

所述保守数字混沌系统的初始值为所述动态密钥；

步骤3，采用所述混沌序列对AES物理层数据进行加密；选取所述保守数字混沌系统的初始值，将所述保守数字混沌系统进行预设的步长的四阶龙格-库塔迭代运算，生成三组混沌序列{x_n}，{y_n}，{z_n}，n＝1,2,3,…,n，n为迭代次数；包括以下子步骤：

步骤3-1，使用所述{x_n}、所述{y_n}和所述{z_n}中的任意一组，生成与明文分组大小相等的S盒中的数据，然后使用所述S盒中的数据替换明文矩阵的数据，得到第一状态矩阵；

步骤3-2，使用行位移序列控制每行数据左移的位数，将所述第一状态矩阵中的数据进行行移位，得到第二状态矩阵；

步骤3-3，将所述第二状态矩阵与列混合矩阵相乘进行列混合变换，得到第三状态矩阵；

步骤3-4，将所述第一状态矩阵中的数据与轮密钥加矩阵进行逐位异或运算，得到第四状态矩阵；

步骤3-5，将所述第四状态矩阵中的数据进行迭代，获得密文矩阵。

2.根据权利要求1所述的动态的AES物理层数据加密方法，其特征在于：

通过测量所述5G通信信道，获得所述信道特征矩阵。

3.根据权利要求2所述的动态的AES物理层数据加密方法，其特征在于：

在采集信道特征时，根据发送端和接收端之间的随机信号对信道进行测量，且信号的收发时间间隔小于等于信道的相关时间间隔，信道测量采用的公式如下，

y＝H×x

式中：

x表示发送信号向量，

y表示接收信号向量，

H表示信道特征矩阵。

4.根据权利要求3所述的动态的AES物理层数据加密方法，其特征在于：

通过计算所述信道特征矩阵的范数值生成保守数字混沌系统的初始值，计算表达式如下：

式中：

x₀为保守数字混沌系统的初始值，

H为信道特征矩阵，

m表示H中的行，

n表示H中的列，

H_ij表示H中第i行第j列的元素。

5.根据权利要求4所述的动态的AES物理层数据加密方法，其特征在于：

所述步长＝0.002，所述四阶龙格-库塔迭代次数为10000。

6.根据权利要求5所述的动态的AES物理层数据加密方法，其特征在于：

从所述{z_n}中随机选取4个数字组成所述行位移序列，从所述{x_n}中随机选取16个数字组成所述列混合矩阵，从所述{y_n}中随机选取16个数字组成所述轮密钥加矩阵。