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China Computer & Communication
网珞与通■信技*
郭建方曹丽娜朱方娥
（石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄051132）
摘 要：为解决传统短距离无线网络通信安全中数据加密吞吐率低的问题，笔者提出一种数据加密技术，首先确定 短距离无线网络通信安全中的数据加密入口参数，设计短距离无线网络通信数据加密接口信号，然后将处理后的数据存 储在AES IP 核寄存器中，构建基于同态加密的数据加密场所.实验结果表明，实验组的数据加密吞吐率均在3 reqs/s
以上，远高于对照组，能够解决传统数据加密吞吐率低的问题°
关键词：短距离；无线网络；通信安全；数据加密
中图分类号：P413 文献标识码：A 文章编号：1003-9767 （2021） 04-171-03
Data Encryption Technology in Short Distance Wireless Network
Communication Security
GUO Jianfang, CAO Lina, ZHU Fang'e
啉0引旨
短距离无线网络通信是日常生活中常见的无线网络通信 形式，确保短距离无线网络通信安全一直是短距离无线网络
通信中的重点研究问题。因此，数据加密技术应运而生，成 为确保短距离无线网络通信安全的有效途径[1]o 数据加密吞 吐率是数据加密技术的关键参数，可以弥补传统技术的不足。 基于此，本文设计一种新型的数据加密技术，致力于从根本 上提高数据加密吞吐率。
1短距离无线网络通信安全中的数据加密技术
1.1确定短距离无线网络通信安全中的数据加密入口参数
为确保短距离无线网络通信安全，在数据加密过程中， 必须预先确定短距离无线网络通信安全中的数据加密入口参 数。本文将每组数据分为16字节4行4列，迭代10次，并 按次序生产4x4的状态矩阵。加密过程从初始状态开始，
（Shijiazhuang Tiedao University Sifang College, Shijiazhuang Hebei 051132, China ）
Abstract: In order to solve the problem of low data encryption throughput rate in the traditional short-range wireless network
communication security, the author proposes a data encryption technology. First, determine the data encryption entry parameters in the short-range wireless network communication security, and design the short-range wireless network communication data
encryption interface Signal, and then store the processed data in the AES IP core register to construct a data encryption site based on homomorphic encryption ・ The experimental results show that the data encryption throughput rate of the experimental group is above 3
reqs/s, which is much higher than the control group, which can solve the problem of low tra
ditional data encryption throughput rate.
Keywords ： short distance; wireless network; communication secur 让y; data encryption
进行10轮加密操作，前9轮执行4步，最后1轮少执行一
次列混淆操作叫 设这些运算为&+1函数，则可通过AES 加 密算法得出k+1函数，如式（1）所示：
丘+ 1 =纠卜-训冲于|
（1）表面耐磨涂层
其中，x 指存储加密密钥，y 指存储待加密的明文，人指
IP 核工作的状态；Z 指短距离无线网络通信IP 接口信号。根
据式（1）确定数据加密入口参数10轮迭代的具体内容为：
①输入明文；②根据短距离无线网络通信IP 接口信号加密密
钥；③在此基础上进行迭代，产生行位移；④根据列混淆进
而第二轮加密密钥。重复以上操作，直至10轮迭代彻底完成， 通过迭代运算得到长度为128位的密文。
机器人 单片机1.2设计短距离无线网络通信数据加密接口信号
在确定数据加密入口参数的基础上，本文将Wishbone
总线作为数据加密技术的IP 核规范[3]o 设计后的加密IP 核
战术防身笔作者简介：郭建方（1973—），男，河北武安人，硕士研究生，讲师。研究方向：计算机应用技术。
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2021年第4期
需挂载到SOC 系统中，由于采用的是32位Wishbone 总线， 设计兼容Wishbone 的IP 接口信号，包括I/O 、位宽以及指令。
在数据加密过程中，总线读写时共用一个地址和数据通道， 高电平写，低电平读，并由信号si_cpla_b 区分读写操作。
1.3数据加密密钥预分配、处理
完成短距离无线网络通信数据加密接口信号设计后，为 保证短距离无线网络通信安全，实施数据加密密钥预分配叫 通过PUF 输出的x 为短距离无线网络通信身份认证结构，可
直接向Severy 服务器回复。完成短距离无线网络通信身份认 证后，分配公/私钥参数，在此过程中量化短距离无线网络 通信路径迫近度，按照由近到远的原则分配公/私钥参数。 设短距离无线网络通信路径迫近度为Z，可得式(2)0
L = \ki-Amx\ (2)
其中，丘指短距离无线网络通信连接路径个数，巾指验 证消息的完整度。以由式(2)计算得出的具体数值大小为
排列原则，遵循正序的方式分配公/私钥参数，最后将原有
的PUF 参数更新为PUF'参数，实现密钥预分配。
在实现数据加密密钥预分配的情况下，假定加密数据在 传输中将经过"个节点，那么它与每个节点的相遇概率是相 同的。此时，需要对短距离无线网络通信中的每一个数据包
及途径的节点进行加密处理，以此保护目标节点数据的隐私。 此加密过程如下：
= ( 3 )
其中，久指加密节点的最小刻度值，/指数据相遇节点的
个数。在完成短距离无线网络通信数据节点加密的基础上， 假定通信的加密数据中存在隐性集合，为了确保对所有数据 进行有效处理，需要持续对应答节点中的隐性数据进行转换, 将隐性数据转变为真实数据，即S' = {s'/”i}。再将挖掘的 隐性数据进行持续加密处理，直到处理完短距离无线网络通
信内的所有隐性数据。
1.4实现短距离无线网络通信安全中的数据加密
为了确保在AES IP 核寄存器中的数据不被外部信号干 扰，本文引入同态加密技术建立基于同态加密的数据加密场
所。场所结构如图］所示。
图1基于同态加密的数据加密场所
其中，M 指短距离无线网络通信的信息接入点，也称 为数据传输的目标节点；"指共享信息采集节点；N 』N 播 数据在短距离无线网络通信中传输经过的中间节点，数量在
0 ~ +8之间；酊£指节点数据在网络中传输的类似概率； E 诊指加密数据之间的相遇概率；E 乙指数据包丢失概率。
预付费智能电表结合图1所示，在此过程中为了避免外界相关因素对数据加
密造成干扰，可使用同态加密技术对待传递的数据进行处理。 此时，假定短距离无线网络中存在一个假定的第三方可信任
区域，此区域在网络中具有封闭性强的特点。数据在导入三
方信任区域后将被覆盖多层加密项，可认定加密项为数据的 密钥，在此种情况下导出的信息可认为已加密。
2实例分析象选取某边长为10 km 的圆形区域，属于短距离无线网 络，并设置200个通信节点，假定中心节点为S 。在本次
实验中，硬件选用型号为TYR3583589的上位机。本次 实例分析选取的对比指标为数据加密吞吐率，数据加密吞
吐率作为衡量短距离无线网络通信安全中数据加密效率水 平高低的关键指标，能够有效反映出数据加密的性能。首 先，使用本文设计的数据加密技术对短距离无线网络通信 安全中的数据进行加密，通过Spark 系统测得其数据加密
吞吐率，设置为实验组；然后使用传统技术对短距离无线
网络通信安全中的数据进行加密，同样通过Spark 系统测 得其数据加密吞吐率，设置为对照组。为避免出现偶然现 象，在此次的实例分析中共进行10次实验，并记录实验
结果。
2.1实验准备
2.2结果与分析
为验证本文设计的数据加密技术的优越性，实验对
根据图2可得出以下结论：实验组的数据加密吞吐率均
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(S 着二啓鳖毅4.5
止水铜板4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
-
------实验组
--------对照组
------平均值
12345678910
实验次数
92数据加密吞肚率对比图
在3reqs/s以上，远高于对照组，数据加密效率更高，具有重要的现实意义。
3结语
实例分析结果证明，本文设计的数据加密技术在提高数据加密吞吐率方面具有明显的优势。在后期的发展中，应加大该技术在短距离无线网络通信中的应用力度。截至目前，国内外针对数据加密技术的研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对数据加密技术进行深入研究，为提高短距离无线网络通信的安全性提供参考。
参考文献
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用[J].电子技术与软件工程,2018,124(2):236.
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