醫(yī)療護(hù)理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)的加密技術(shù)研究.x課件

醫(yī)療護(hù)理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)的加密技術(shù)研究在物聯(lián)網(wǎng)(InternetOfThings,IOT)快速發(fā)展的帶動下,特別是以擴(kuò)張規(guī)模和大量應(yīng)用的形勢下,無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessMedicalSensorNetworks,WMSNs)正在成為一個富有前景的技術(shù)。然而發(fā)展無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)并不能忽略病人的隱私安全所面臨的各種威脅,針對傳感器節(jié)點的相對低廉造價原因所導(dǎo)致計算資源受限的問題,如何提高數(shù)據(jù)的安全強(qiáng)度和提高加密算法運(yùn)行效率是本文研究的主要內(nèi)容。本文通過對WMSNs的加密算法進(jìn)行研究,在原理上提出改進(jìn),簡化傳統(tǒng)密碼算法的高復(fù)雜度問題,提升無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信的安全強(qiáng)度,提高節(jié)點通信加密的運(yùn)行效率。在降低加密算法的計算度同時,也犧牲了部分存儲空間。本文為研究輕量級加密技術(shù)應(yīng)用在無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)等場景產(chǎn)生了影響。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),研究了無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展形勢以及其基本架構(gòu)。通過分析無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點,指出在數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域存在隱患,并對現(xiàn)有對稱密鑰算法和非對稱密鑰技術(shù)作了簡要的介紹,并證明此課題研究的實際意義。(2)以傳統(tǒng)密碼算法的原理為基礎(chǔ),介紹主流的密碼學(xué)加密算法以及分組密碼算法的常用工作模式。分析研究了前人提出的改進(jìn)加密算法,并對這些解決方案進(jìn)行歸納總結(jié)。(3)對本應(yīng)用場景,醫(yī)療護(hù)理數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)介紹,例如系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?通過抓包工具與分析協(xié)議格式發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)—數(shù)據(jù)安全隱患,指出對于定制化的密碼算法需求的必要性。(4)選擇了具有代表性的AES加密算法,并進(jìn)行相應(yīng)分析研究。從中發(fā)現(xiàn)了影響密碼算法的復(fù)雜度的環(huán)節(jié)。針對需要大量計算的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化,從而設(shè)計出適合本應(yīng)用場景的輕量級分組密碼算法。并在信息源處加密數(shù)據(jù),有效的提高安全強(qiáng)度和運(yùn)行效率,實現(xiàn)本應(yīng)用場景的完善解決方案。(5)針對本應(yīng)用場景,主要對改進(jìn)的算法進(jìn)行多方面的實驗測試。給出了本實驗的軟硬件平臺和橫縱對比算法的性能指標(biāo)。針對AES加密算法進(jìn)行深入分析、研究和改進(jìn),提出了一種輕量級高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法(LightweightAdvancedEncrptionStandard,LAES)。本文的主要貢獻(xiàn)和改進(jìn)如下:(1)重構(gòu)AES的S盒設(shè)計,并測試相關(guān)安全性指標(biāo);(2)對10輪加密的原始算法經(jīng)過測試,優(yōu)化到了8輪;(3)簡化原算法加密過程的輪函數(shù),通過全局查表方法有效降低計算復(fù)雜度,提高了算法的運(yùn)行效率;(4)通過MDK5等實驗平臺,測試對比AES和改進(jìn)AES的內(nèi)存占用、運(yùn)行時間等關(guān)鍵性指標(biāo)參數(shù),其次