基于整數(shù)混合混沌的無線傳感器分組加密算法

基于整數(shù)混合混沌的無線傳感器分組加密算法張琴摘 要：近幾年混沌理論越來越多的應用于加密領域，其本身的特性更適合資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡。本文提出了一種基于Kent映射和Logistic映射的混合混沌系統(tǒng)，并采用適合無線傳感器網(wǎng)絡的基于Feistel網(wǎng)絡結構的分組加密算法，最后對算法的安全性和加密性能進行了分析。結果表明：算法具有較高的安全性和較快的加密速度。

關鍵詞：混合混沌；Kent映射；logistic映射；Feistel網(wǎng)絡結構

中圖分類號：TP393

無線傳感器網(wǎng)絡（WSN，wireless sensor network）隨著應用范圍的擴大而飛速發(fā)展，但WSN節(jié)點存儲量小，能量有限，安全性不高等問題亟待解決。目前使用的加密算法對節(jié)點能量消耗大，計算復雜，不適合WSN。所以對無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的加密算法的研究十分迫切?；煦缑艽a與傳統(tǒng)密碼學有很多相似的地方，因此逐漸用于WSN。

1 混沌加密理論

1.1 logistic映射及其整型數(shù)值研究

1.2 Kent映射及其整型化數(shù)值研究

2 基于Feistel網(wǎng)絡的分組加密算法

2.1 F函數(shù)的內部結構

2.2 加解密過程

設一個Feistel網(wǎng)絡結構加密算法，輪函數(shù)作用R次，分組長度為2n，那么每輪的操作可定義為：Roundi：Li||Ri—Ri||F（Ki，Ri）⊕Li，其中i=0，1，2，…，r，Li和Ri為分組長度相等的左右兩個部分，Ki為i+1輪使用的加密子密鑰。

2.3 安全性能分析

設計分組密碼體系要遵循混淆和擴散兩個基本原則?；旌匣煦缬成淠艿玫搅己玫臄U散和混淆特性，相較于S盒的混沌加密算法，既提高了加密速度，又節(jié)省了存儲空間。此外，混合后的混沌映射能夠抵抗差分分析攻擊，運行效率也得到提高。

3 結束語

因傳統(tǒng)的加密算法不能用于資源和能量受限的WSN，本文提出了將兩個經(jīng)典的混沌映射（Kent映射和logistic映射）分別進行整數(shù)化的方法，并結合Feistel網(wǎng)絡結構設計了適合無線傳感器網(wǎng)絡的分組加密算法，本算法資源消耗少，執(zhí)行效率高，存儲空間小，安全性高。

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作者簡介：張琴，女，遼寧人，研究生，研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡。

作者單位：遼寧大學 信息學院，沈陽 110036