物聯(lián)網(wǎng)中幾種常見的安全算法及其應(yīng)用

摘要：在物聯(lián)網(wǎng)的使用過程中，最重要的是信息的傳輸。在傳輸?shù)男畔⒅写嬖谝恍?shù)據(jù)能夠促進物聯(lián)網(wǎng)的正常使用，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)個性化、智能化。而信息在傳輸?shù)臅r候存在信息泄露、信息被修改等很多安全問題。因此，在物聯(lián)網(wǎng)中，有很多種安全算法，通過對數(shù)據(jù)加密來提高信息的安全傳輸以及保障信息的完整程度，盡可能的減少信息的損失。本文介紹了在安全算法中比較常用的三種算法，并討論了這三種安全算法的特點以及應(yīng)用，為以后在實際中選用安全算法提供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);安全算法;數(shù)據(jù)加密

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)時代使得物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用日益普及，信息安全的問題也成為社會熱點。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，最重要的就是信息的傳遞。然而信息的傳遞過程中包含了太多的不穩(wěn)定因素，造成信息的外泄、被修改等信息安全問題。為了解決這些安全問題，在物聯(lián)網(wǎng)中使用多種安全算法將數(shù)據(jù)加密傳輸，提高數(shù)據(jù)在信息傳遞時的安全性。目前應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中的安全算法非常多，這些安全算法通常分為三類，分別是對稱加密算法、非對稱加密算法以及散列算法[1]。本文介紹了這三種安全算法中比較常見的加密算法，以及對這些常見的加密算法在密鑰長度、安全系數(shù)、運算速度三個方面的性能進行了比較，并討論了這三種安全算法的特點以及它們的應(yīng)用。

1 對稱加密算法的特點及應(yīng)用

因為在對稱加密算法的加密過程和解密過程中，兩個過程使用的密鑰是同一套密鑰，使得加密過程和解密過程是可逆的。因此，對稱加密算法的運算速度相對較快，但是安全性比較低。如果要改變密鑰，那么就需要將加密過程和解密過程的密鑰同時改變，管理難度比較大。所以，對稱加密算法主要應(yīng)用在對安全系數(shù)要求不高的海量數(shù)據(jù)傳遞。

常見的對稱加密算法包括：DES[2]的密鑰長度有64位，其中1/8的長度作為校驗使用，剩下的長度作為密鑰使用，主要應(yīng)用在硬件中。因為DES的加密已經(jīng)被破解了，因此，在DES的基礎(chǔ)上，衍生得到2DES，3DES，AES等算法。3DES是圍繞一個數(shù)據(jù)通過三種不同的密鑰依次加密后的安全算法，與DES 相比，3DES的安全系數(shù)更好[3]。AES是一種密鑰長度可以改變的加密安全算法，軟件和硬件中都可以應(yīng)用[4]，并且AES的運算速度非常快，安全系數(shù)也更好。RC4和RC5采用變長密鑰，其中RC5的迭代輪數(shù)也可以變化[5]。這兩種算法都比較簡單，可以在微處理器中通過編程來應(yīng)用。其中，RC4和RC5的密鑰長度靈活，AES和RC4的安全系數(shù)最高，AES、RC4和RC5的運算速度快。

2 非對稱加密算法的特點及應(yīng)用

因為非對稱密碼采用的是不同的密鑰，難度也不盡相同，所以非對稱密碼的安全性也不盡相同。復(fù)雜的密鑰以及算法，雖然能夠加強安全性，同時也增加了計算量，使得運算速度降低。非對稱密碼主要是在數(shù)字簽名和身份認證方面進行加密，安全性強，能夠保障用戶的隱私。

常見的非對稱加密算法包括：RSA有靈活的密鑰長度，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密和數(shù)字簽名等方面，具有高加密性和高安全性的特點。DSA是一種安全系數(shù)很高的數(shù)字簽名算法，只適用于數(shù)字簽名。ECC是一種橢圓曲線密碼算法。密鑰長度靈活，但是因為其算法非常復(fù)雜，密鑰長度是加密強度的指數(shù)階。其中，RSA、DSA、ECC的密鑰長度都是靈活可變的，安全系數(shù)都很高，但是RSA和DSA 沒有ECC的運算速度快。其中，RSA、DSA、ECC的密鑰長度都是靈活可變的，安全系數(shù)都很高，但是RSA和DSA 沒有ECC的運算速度快。

3 散列算法的特點及應(yīng)用

散列算法是屬于單向的加密過程，整個過程是將輸入的明文加密為密文的加密過程，不存在反向的的解密過程。輸入任意長度的明文，在經(jīng)過散列算法加密后，輸出固定長度的密文。散列算法主要是用于檢驗消息的完整程度，數(shù)字簽名和鑒權(quán)協(xié)議。

常見的散列算法包括：MD5是一種專門用于檢驗消息的完整程度的散列函數(shù)。目前，MD5算法已經(jīng)被破解，因此，許多重要信息已經(jīng)不再使用該算法。Hmac消息認證碼就是對MD5的改進算法。SHA1[6]可以加密任意長度的明文，常和DSA在數(shù)字簽名方面聯(lián)合使用[7]。通過SHA1對信息產(chǎn)生一個消息摘要，從而保證數(shù)據(jù)的完整性。目前還沒有被破解，在SHA1的基礎(chǔ)上還有SHA256、SHA512等安全算法。其中，SHA-1、MD5、SHA256的密鑰長度固定，靈活性不高，SHA256的安全系數(shù)在這三個里面最高，MD5安全系數(shù)居中，MD5的安全系數(shù)沒有SHA-1高，但SHA-1的運算速度沒有SHA256和MD5快。

4 結(jié)束語

在物聯(lián)網(wǎng)的普及過程中，加密算法扮演了很重要的角色，不同的加密算法根據(jù)自身的特點有不同的應(yīng)用。本文將對稱加密算法、非對稱加密算法以及散列算法等三種安全算法中比較常見加密算法的特點進行了介紹，并根據(jù)這三種安全算法的特點介紹了對應(yīng)的應(yīng)用范圍。在本文中，還對這些常見的加密算法在密鑰長度、安全系數(shù)、運算速度三個方面進行了比較。在實際應(yīng)用的時候，從加密算法的特點、應(yīng)用范圍中以及在密鑰管理、安全性、運算速度等方面的性能來選擇合適的安全算法。

參考文獻

[1]王凱麗.物聯(lián)網(wǎng)多種安全算法的對比[J].數(shù)字化用戶，2019，25（25）：246.

[2]劉峰，王丹丹，于波，于飛.基于3DES-RC4混合加密的即時通信系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2020，29（08）：80-89.

[3]胡玉杰，王杰，程芳權(quán)，林江景，王威，石松杰.一種基于AES和RSA的核應(yīng)急安全數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)[J].核安全，2020，19（04）：71-75

[4]孫海云.對稱加密算法RC5的架構(gòu)設(shè)計與電路實現(xiàn)[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，14（01）：88-92.

[5]王煜，朱明，夏演.非對稱加密算法在身份認證中的應(yīng)用研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2020，30（01）：94-98.

[6]王孟釗.SHA1算法的研究及應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2018，42（08）：152-153+158.

基金項目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（一般項目）物聯(lián)網(wǎng)多種安全算法的應(yīng)用（GJJ171183）