[發明專利]一種適用于WBAN數據實時加密傳輸的超輕量級加密方法

有效

• 申請號: 202110227574.2
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113014396B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 龐宇;趙鴻毅;劉挺;趙汝法;肖青;劉勇;柳耀勇;馬萃林;楊利華
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;中移物聯網有限公司;重慶兩江半導體研究院有限公司
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/08;H04L9/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種適用于WBAN數據實時加密傳輸的超輕量級加密方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：發送端采用SHA256設計身份認證算法向接收端發起證書請求，同時生成基于物理層協議服務數據提取的隨機數k_para1和k_para2，作為私鑰參數；

S2：由參數配置模塊設置Logistic混映射參數μ和Kent映射參數α，使用Logistic映射和Kent映射組合產生混沌序列P_i；

S3：由參數配置模塊為MD5函數設置初始值后，發送端與接收端同時對k_para1和k_para2進行散列，生成私鑰Salt；

S4：私鑰Salt與混沌序列P_i進行異或處理得到傳送密鑰S，通過發送節點向接收端進行傳輸；

S5：混沌序列P_i對明文流M_i進行加密生成密文流M_p，通過發送節點向接收端進行傳輸；

S6：接收端對傳送密鑰S通過已有的私鑰Salt進行異或得到混沌序列P_i；

S7：接收端使用混沌序列P_i對M_p進行解密得到明文流M_i；

S8：當接收端解密不成功時，向發送端發送數據錯誤請求，在對同一數據包三次錯誤請求之后，兩端物理層協議服務數據隨機數清零，并且發送端重新發送證書請求，重復步驟S1～S7。

2.根據權利要求1所述的適用于WBAN數據實時加密傳輸的超輕量級加密方法，其特征在于：步驟S1中：

采用SHA256設計身份認證算法，完成安全信道的生成，并在硬件上進行驗證；安全信道生成后對物理層服務數據PSDU中的物理幀主體MAC Frame body選取前4個字節作為隨機數，其中每2個字節生成隨機數作為私鑰參數，兩個私鑰參數相互擾動后生成私鑰；私鑰參數K_para的計算如公式1所示：

其中第i個體征信號在t時間內函數d(t)提取隨機數為n，當其長度小于兩個字節時約定由1011進行補位；

對隨機數增加基于位交換的操作，這里約定兩種位交換模式分別是異前同后位交換，同前異后位交換對該隨機數進行位交換操作，經過位交換后的新的兩個隨機數將作為私鑰參數，相互擾動后生成所需的密鑰。

3.根據權利要求1所述的適用于WBAN數據實時加密傳輸的超輕量級加密方法，其特征在于：步驟S2中：

Logistics映射表示如式4：

x_n＝μ*x_n-1(1-x_n-1) (4)

其中μ是非線性強度控制參數，x(n)代表第n次迭代后狀態變量的值；當μ∈[3.5699456,4]，x(n)∈[0,1]且n∈N，系統處于混沌狀態；

Kent映射定義如式5：

其中y(n)為Kent映射函數，α是控制參數，當0.4α0.5且y_n-1∈[0,1]時，系統處于一個理想的混亂狀態；讀取體征數據形成數據矩陣；根據參數配置模塊設置Logistics映射參數μ和Kent映射參數α；根據生成的混沌序列構造異構子混沌矩陣CM_L和CM_R；結合兩個子混沌矩陣生成混沌加密矩陣CM；在原始數據矩陣I和混沌加密矩陣CM中執行XOR運算以及置亂擴散后，生成最終的混沌序列P_i。