基于ZigBee的加密算法的研究与应用

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ZigBee技术是一种近年来新兴的无线传感器网络通信技术,在各个领域都获得了广泛应用。但与其他无线传感器网络通信技术类似,ZigBee节点存在着处理能力有限、存储资源有限等劣势,同时,由于往往部署于复杂的环境当中,其数据安全则成了重要的隐患。为此,研究ZigBee条件下的加密技术,具有一定的现实意义。本文围绕数据加密算法的相关技术展开研究,在ZigBee中采用合适的加密算法能够有效地提高网络安全性。从适用于ZigBee网络的处理能力、存储资源的情况出发,本文将研究重点放在对称加密算法上,通过研究对比,选取在安全和效率方面均具有优势且有改进空间的高级加密标准AES(即Rijndael算法)作为主要研究对象。在充分研究AES算法的基础上,可知影响分组加密算法的加密速度的主要因素有:选择加密密钥的长度、加密的轮数、有限域上的运算。由此确定AES算法在ZigBee通信上的优化思路,即在安全性和存储资源符合ZigBee机密通信要求的情况下,尽可能加快加密速度,由此提出改进后的精简AES算法——SAES(Simplified Advanced Encryption Standard)算法。SAES算法从三个方面针对ZigBee通信进行了优化:1.改进非线性组件S-盒,构造复杂度更高的S-盒,以提升算法安全性;2.采用7轮加密的方式对AES-128加密过程进行精简,减少加密时间;3.构造轮变换操作的查询用表,代替复杂的有限域运算,提升加密效率。并从安全性、算法执行时间、占用的存储资源三个方面对SAES算法进行了验证和评估,体现SAES算法相较于AES算法的优势。最后,通过在智能家居系统的实际项目中对SAES算法进行应用,体现其实用价值。
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