[發明專利]一種動態的AES物理層數據加密方法

有效

• 申請號: 202110584818.2
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113271201B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 周冬旭;朱紅;王文帝;管立軍;周玉鑫;劉少君;高莉莎;張明;許洪華;楊林青
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/06;H04W12/03;H04W12/041
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

1.一種動態的AES物理層數據加密方法，用于基于5G的物聯網系統，其包括以下步驟：

步驟1，根據5G通信信道的信道特征矩陣生成動態密鑰；

步驟2，將所述動態密鑰用于保守數字混沌系統，生成混沌序列；保守數字混沌系統以如下的公式表示，

式中：

x，y，z分別表示生成的保守混沌序列，

dx，dy，dz分別表示對x，y，z的微分，

A表示控制參數，且A∈[-5000,5000]，

所述保守數字混沌系統的初始值為所述動態密鑰；

步驟3，采用所述混沌序列對AES物理層數據進行加密；選取所述保守數字混沌系統的初始值，將所述保守數字混沌系統進行預設的步長的四階龍格-庫塔迭代運算，生成三組混沌序列{x_n}，{y_n}，{z_n}，n＝1,2,3,…,n，n為迭代次數；包括以下子步驟：

步驟3-1，使用所述{x_n}、所述{y_n}和所述{z_n}中的任意一組，生成與明文分組大小相等的S盒中的數據，然后使用所述S盒中的數據替換明文矩陣的數據，得到第一狀態矩陣；

步驟3-2，使用行位移序列控制每行數據左移的位數，將所述第一狀態矩陣中的數據進行行移位，得到第二狀態矩陣；

步驟3-3，將所述第二狀態矩陣與列混合矩陣相乘進行列混合變換，得到第三狀態矩陣；

步驟3-4，將所述第一狀態矩陣中的數據與輪密鑰加矩陣進行逐位異或運算，得到第四狀態矩陣；

步驟3-5，將所述第四狀態矩陣中的數據進行迭代，獲得密文矩陣。

2.根據權利要求1所述的動態的AES物理層數據加密方法，其特征在于：

通過測量所述5G通信信道，獲得所述信道特征矩陣。

3.根據權利要求2所述的動態的AES物理層數據加密方法，其特征在于：

在采集信道特征時，根據發送端和接收端之間的隨機信號對信道進行測量，且信號的收發時間間隔小于等于信道的相關時間間隔，信道測量采用的公式如下，

y＝H×x

式中：

x表示發送信號向量，

y表示接收信號向量，

H表示信道特征矩陣。

4.根據權利要求3所述的動態的AES物理層數據加密方法，其特征在于：

通過計算所述信道特征矩陣的范數值生成保守數字混沌系統的初始值，計算表達式如下：

式中：

x₀為保守數字混沌系統的初始值，

H為信道特征矩陣，

m表示H中的行，

n表示H中的列，

H_ij表示H中第i行第j列的元素。

5.根據權利要求4所述的動態的AES物理層數據加密方法，其特征在于：

所述步長＝0.002，所述四階龍格-庫塔迭代次數為10000。

6.根據權利要求5所述的動態的AES物理層數據加密方法，其特征在于：

從所述{z_n}中隨機選取4個數字組成所述行位移序列，從所述{x_n}中隨機選取16個數字組成所述列混合矩陣，從所述{y_n}中隨機選取16個數字組成所述輪密鑰加矩陣。