轻量级加密算法的低功耗硬件实现与研究

轻量级(lightweight)加密算法是应用于资源有限环境下的一类加密算法.随着射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的高速发展,促进了轻量级加密算法向小面积和低功耗的趋势发展.本文在分析现有轻量级加密算法A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的基础上,根据其结构特点,分别在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上和采用0.18μm CMOS工艺的ASIC平台上实现了A2U2、PRINT CIPHER和PRSENT的低功耗硬件实现方案.设计在Synopsys的Design Compiler上的实验结果表明,提出的低功耗方案工作在100KHz时,功耗均低于2μW,与已有设计相比,具有面积小和功耗低的优点.

基于轻量级加密算法的手机短信加密软件

针对Android智能手机的恶意软件正在迅速增长并危害手机用户的个人隐私和系统安全,为了实现手机短信的隐私保护和秘密通信,设计并开发了一款利用轻量级对称加密算法对短信进行加密发送的手机隐私保护软件.该软件面向Android手机而开发,具有软件开启密码保护、联系人导入、会话密钥设置、短信导入与加解密功能.该软件为智能手机隐私泄露提供了一个可行的解决方案.

几种轻量级分组密码算法的性能分析

轻量级加密算法凭借其密钥长度相对较短、密码算法结构简单、资源消耗小等特点成为物联网加密算法研究的重要方向之一。挑选了LED、TWINE和GOST这3种典型的轻量级分组密码算法进行测试实验并实施性能评估分析。该性能分析方法和结果为今后的物联网轻量级算法设计与实施提供了可信的实验数据及性能测试方法。

轻量级认证加密算法ASCON的差分功耗分析

针对轻量级认证加密算法ASCON的结构,提出一种差分功耗分析方法。该方法结合算法S盒实现特点,利用汉明重量模型作为功耗区分函数,将功耗曲线分组,并恢复出加密用的主密钥。进一步地,对于DPA攻击中出现的“魅峰”,给出一种功耗曲线预处理方法,先将曲线根据明文分组并求均值,再对预处理后的曲线发起DPA攻击。通过采集s a置换泄露的1500条功耗曲线,能快速恢复出其主密钥的44 bit。此外,直接攻击原始曲线所需时间为21849.8889 ms,引入预处理技术后,攻击预处理的曲线所需时间为198.9113 ms,约为直接攻击原始曲线所需时间的1/109。

RFID加密算法的FPGA实现研究

射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的快速发展,伴随着日益突出的安全问题,轻量级加密算法的出现为RFID系统安全提供了一种有效的解决方案。该文首先分析了轻量级加密算法PRESENT和LBlock的基本原理,并结合实际应用,研究了算法在RFID协议中的应用,随后设计了PRESNT-128和LBlock的硬件结构,采用Verilog HDL语言,在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上进行了实现。实现结果表明,LBlock比PRESENT的逻辑资源占用量低,而PRESENT比LBlock的吞吐量高,并且,它们的逻辑资源占用量还不到FPGA总逻辑资源的0.2%,是适合于FPGA的实现来构建RFID安全应用的。

基于改进随机位移替代法的宽间隔跳频序列构造方法

随着电力行业数字化转型的不断深入,越来越多的电力设备接入无线通信网络。受制于无线信道的广播特性和开放性,电力数据传输的安全性面临严重挑战,尤其是资源受限的设备。因出色的抗干扰和抗截获能力,跳频通信技术被广泛应用于高安全通信。然而,随着电子攻击的不断升级,现阶段跳频序列的生成方法大多基于有限域和混沌理论,安全强度较低。考虑到资源受限的电力设备,基于轻量级密码算法的原理生成基序列,结合改进随机位移替代法,设计了一种面向电力物联网的跳频序列生成方案。所提出的方案具有良好的复杂度和随机性,较好地实现了效率与安全性的平衡。与现有的算法相比,基于所提出的算法原理生成的跳频序列在大部分测试指标上表现更出色。由此可见,所提出的方案能够在较低的资源消耗下实现信息的安全传输,为电力物联网中资源受限设备的无线传输提供了一种高效且安全的解决方法。

UWB无线传输安全可靠性保障技术

超宽频UWB(UltraWideBand)无线传输安全可靠性技术是UWB通信系统中的关键技术,本文在简要描述UWB通信系统设计的基础上,通过分析现有UWB通信协议机制在安全可靠性方面存在的不足,基于DW1000射频芯片信道采样电路支持,实现信道质量评估自适应机制、基于帧过滤的接入机制、基于ACK应答的重传机制的高可靠传输机制,提出基于轻量级AES-128动态加密算法,提升UWB传输的安全性和运算效率。在现实验条件下,实验结果与原方法相比,丢包数与误码数下降为0,对大小为10KB的明文加解密过程耗时平均减少13.5ms且能保证密文信息熵和原方法接近。因此,本文所提UWB安全可靠性保障技术相比较现有UWB无线通信机制在系统各项性能有明显提升。

物联网终端设备的安全挑战与保障分析

物联网将人类推进到一个万物互联、万物感知、万物智能的时代,其安全直接影响了物理世界的安全。文章首先分析物联网安全现状,指出物联网终端设备是最易被攻击、安全性最薄弱的一环;其次解析物联网终端设备的安全性能低的原因,包括低成本低功耗、使用周期长且不易更新、产品混杂不易管理、无法实时洞见信息安全风险、身份验证复杂等;最后提出从'端、管、云'三层次保障物联网设备的安全措施:终端防攻击、网络层具备恶意终端检测与隔离能力、云平台验证设备合法性并保证信息的安全。

移动智能终端信息防泄漏模型的研究及应用

针对移动智能终端信息防泄漏问题,提出轻量级SMS4加密算法、基于设备动态特征和用户身份信息的双向双因子认证技术。基于上述研究,与透明加/解密技术相结合,进一步提出一种移动智能终端信息防泄漏安全存储模型。以Android客户端、云存储服务器端为例,研发一个基于上述安全存储模型的应用系统,系统能够保证文件一旦离开移动智能终端就以密文形式存在,只有重新回到移动智能终端时才能被解密成明文,实现对用户文件的全生命周期保护。