随着IPv6工业互联网应用部署的推进,IPv6无线传感网在工业环境中的应用安全研究显得尤为重要,需要寻找一种既能保证数据传输高安全性又能保证实时性的密码算法,并设计相应的安全数据传输方案,使IPv6无线传感网得到进一步的推广与应用。本文以满足IPv6无线传感网数据传输安全需求为目标,基于ChaCha20流密码和Poly1305消息认证码算法,提出了适用于IPv6无线传感网的安全数据传输方案。论文主要研究工作如下:1.设计了一种适用于IPv6无线传感网的现场设备认证与密钥协商方案,其利用伪身份标识和Poly1305算法完成了新入网现场设备的身份认证,并提出了基于ChaCha20块函数的密钥生成方法实现了会话密钥和安全参数的协商,保障了IPv6无线传感网现场设备身份的合法性。分析结果表明,本方案具有交互信息的零知识性,可以防止非法现场设备入网后传输虚假数据,并通过伪身份标识保障了现场设备身份信息的机密性。2.以现场设备认证与密钥协商为基础,设计了一种基于ChaCha20_Poly1305算法的端到端数据认证加密方案,其将ChaCha20流密码和Poly1305消息认证码相结合,为IPv6无线传感网应用层报文头和数据载荷密文提供经过身份验证的加密,并提出了密钥更新机制,由此保障了IPv6无线传感网应用层数据在传输过程中的完整性、机密性和数据来源的真实性。分析结果表明,本方案能有效抵抗伪造攻击,防止数据被纂改,并提供了前后向安全性,保障了端到端数据传输的安全性。3.搭建IPv6无线传感网安全数据传输测试平台,利用实验室自主研发的IPv6无线传感网协议栈对本文所提出的安全方案进行实现和测试验证。测试结果显示,本方案实现了数据的真实性、机密性和完整性等安全目标,其通信能耗开销均在350μJ以下,增加的存储开销仅占内存的4%,适用于IPv6无线传感网,且该方案较原有的AES机制减少了34.17%的计算时延,在实现更高强度的安全数据保护的同时保证了实时性,满足了IPv6无线传感网在工厂环境中应用的安全需求。