基于AES加密的通信敏感信息竊取防御控制方法

肖 峰

(安徽職業(yè)技術學院 信息工程學院，合肥 230031)

隨著無線傳感網絡通信技術的發(fā)展，網絡通信傳輸的安全性受到人們的極大關注。需要構建優(yōu)化的無線傳感網絡通信敏感信息傳輸控制模型，采用優(yōu)化的加密算法，提高通信敏感信息的抗攻擊能力和防竊取能力，結合通信敏感信息的算術編碼設計方案，研究無線傳感網絡通信敏感信息加密方法，實現(xiàn)通信敏感信息竊取防御控制，提高網絡通信數據傳輸的安全性，相關的通信敏感信息竊取防御控制技術研究也受到人們的極大關注[1]。

對通信敏感信息竊取防御設計是建立在對無線傳感網絡通信敏感信息的安全加密基礎上，結合算術特征編碼和信息融合技術，建立無線傳感網絡通信敏感信息的密鑰控制協(xié)議，采用敏感密鑰構造和特征融合聚類分析的方法，實現(xiàn)無線傳感網絡通信敏感信息加密[2]。傳統(tǒng)方法中，文獻[3]提出基于非線性映射加密的通信敏感信息竊取防御控制方法，使用非線性映射和非線性分割的方法來隱藏數據分布和數據頻率，并給出相應的保序加密算法，但這種方法的防御控制所需的計算開銷較大。文獻[4]中提出基于格式保留的通信敏感信息竊取防御控制方法，通過密鑰派生函數來生成加密密鑰和解密密鑰，利用混合加密的方式來實現(xiàn)對敏感信息的防御控制，但這種方法的加密效率并不高。文獻[5]中提出基于混沌映射的數據信息加密方法，在非結構化特征分布空間中進行數據關聯(lián)映射對應，構建云數據的混沌編碼密鑰，從而實現(xiàn)云平臺下的存儲數據算術編碼和循環(huán)加密，但這種方法進行通信敏感信息竊取防御控制的加密性不好。

因此，針對上述問題，本文提出基于高級加密標準(Advanced Encryption Standard, AES)加密的通信敏感信息竊取防御控制算法。構建無線傳感網絡通信敏感信息加密的密鑰協(xié)議，結合橢圓線性規(guī)劃和算術編碼方法，進行無線傳感網絡通信敏感信息融合和優(yōu)化編碼設計，結合模糊差分信息融合方法，構建無線傳感網絡通信敏感密鑰表征和通信傳輸協(xié)議設計，通過離散線性調度方法進行無線傳感網絡通信敏感信息的特征重組，通過AES加密方法，實現(xiàn)網絡通信敏感信息的防竊取控制和結構重組，通過加密算法設計，實現(xiàn)敏感信息竊取防御控制，最后進行仿真測試，展示了本文方法在提高通信敏感信息竊取防御控制能力方面的優(yōu)越性能。

1 通信敏感信息編碼和密鑰設計

1.1 通信敏感信息編碼

為了實現(xiàn)基于AES加密的通信敏感信息竊取防御控制，首先需要構建無線傳感網絡通信敏感信息加密的密鑰協(xié)議，結合算術編碼和密鑰設計的方法，建立無線傳感網絡通信敏感信息的鏈路層傳輸協(xié)議，采用Turbo碼作為編碼序列，結合密鑰重組和分組轉發(fā)的方法[6]，得到無線傳感網絡通信敏感信息傳輸信道模型，如圖1所示。

圖1 無線傳感網絡通信敏感信息傳輸信道模型

(1)

(2)

在用戶密鑰生成過程中，分析無線傳感網絡通信敏感信息的對稱密鑰[7]，通過輸出密鑰封裝的方法，得到輸入安全參數為：

(3)

定義待加密的無線傳感網絡通信敏感信息的長度為n，采用對稱Hash函數構建無線傳感網絡通信敏感特征量，用0和1分布進行無線傳感網絡通信加密的糾錯控制，根據輸入系統(tǒng)參數，得到無線傳感網絡通信敏感密鑰傳輸協(xié)議：

(4)

采用碼元頻次特征分解的方法，得到無線傳感網絡通信敏感信息的安全編碼模型為：

(5)

綜上，得到無線傳感網絡通信敏感信息的安全編碼模型[8]。繼而采用公鑰替換的方法，實現(xiàn)通信敏感信息的密鑰設計。

1.2 通信敏感信息的密鑰設計

首先采用替換身份的方法[9]，對通信密鑰H2和H3進行線性標記，得到無線傳感網絡通信敏感信息的參數信息熵為H2(x)，采用角色分發(fā)收斂密鑰控制的方法，得到私鑰解密收斂密鑰密文為：

(6)

式中：βv(z)表示傳感網絡通信敏感信息的加密對稱函數；αv(z)表示滿足方差為α的高斯分布函數。使用收斂密鑰控制的方法，構造出傳感網絡通信敏感信息的新傳輸序列X=x1，x2，…，xn，并統(tǒng)計序列X的二項式和Sn=x1+x2+…+xns，得到網絡通信敏感信息正態(tài)分布特征量滿足：

(7)

采用差分融合分析的方法，得到傳感網絡通信敏感信息數據塊的標識位為：

(8)

基于敏感信息數據塊的標識位，結合模糊差分信息融合方法，得到對稱加密協(xié)議下傳感網絡通信敏感信息的完整密鑰為：

σservice=Tservice+‖Xi+1‖2。

(9)

觀察防御強度，完成通信敏感信息的密鑰設計，從而提高數據加密傳輸和隱私保護能力[10]。

2 通信敏感信息竊取防御控制優(yōu)化

2.1 AES加密和解密算法

采用AES加密算法，在執(zhí)行塊內進行頻數檢測得到統(tǒng)計特征量，用param={G1，G2，g，h，H1，H2}表示，采用混沌同態(tài)映射和橢圓線性加密控制的方法[11]，得到線性加密控制的密鑰協(xié)議為：

(10)

式中：Pi(i=1，…，n)表示無對應的分塊長度候選值。得到無線傳感網絡通信敏感信息竊取的輸出離散統(tǒng)計特征量描述為：

(11)

當比特序列的長度為n、分塊長度為M，在獲得對應的分塊長度參數后，得到無線傳感網絡通信敏感信息加密的信息熵和隨機概率特征分布為：

(12)

在線性加密控制的密鑰協(xié)議下，取a=0.2，b=0.4，得到塊內頻數檢測統(tǒng)計特征量，根據算術編碼和混沌密鑰控制，構建通信敏感信息竊取的密鑰授權協(xié)議，得到通信敏感信息統(tǒng)計特征的AES加密算法為：

(13)

假設異構密碼系統(tǒng)的混沌加密副本為J，在自適應選擇密文攻擊下，得到通信敏感信息的解密算法為：

(14)

根據上述計算結果，實現(xiàn)了AES加密和解密算法的優(yōu)化設計[12]。

2.2 通信敏感信息竊取防御控制

通過AES加密方法，進行網絡通信敏感信息的防竊取控制和結構重組[13]，得到網絡通信敏感信息的測度信息滿足：

(15)

(16)

結合防御控制迭代，得到檢測統(tǒng)計量需滿足如下收斂控制形式：

(17)

在優(yōu)化的加密分塊長度取值條件下，得到線性加密密鑰統(tǒng)計特征量，用Rn表示，且服從于標準的正態(tài)分布函數，最后將數據密文和收斂密鑰發(fā)送到加密密鑰中，得到通信敏感信息竊取防御控制模型為：

(18)

由此實現(xiàn)了通信敏感信息竊取防御控制，利用AES加密和解密算法，從而完成無線傳感網絡通信敏感信息加密和竊密防御控制優(yōu)化設計[14]。

3 仿真測試分析

實驗選取無線傳感網絡通信敏感信息的長度為1 600 μm，分塊統(tǒng)計的長度為200 μm，分組大小為120 μm，通信敏感信息傳輸的時延為0.67 ms，數據文件的大小為12 GB，得到數據加密軌跡線分布如圖2所示。

圖2 數據加密輸出軌跡線

通過圖2得知，本文方法進行無線傳感網絡通信敏感信息加密的輸出穩(wěn)定性較高，能夠提高敏感信息的抵抗攻擊和竊取的能力。

為更好驗證本文方法的優(yōu)越性能，運用本文方法與文獻[3]方法、文獻[4]方法、文獻[5]方法分別進行實驗，測試加密防御響應時間，得到對比結果如圖3所示。

圖3 加密防御響應時間對比

通過圖3得知，本文方法進行無線傳感網絡通信敏感信息加密防御的響應時間最短，說明該方法進行無線傳感網絡通信敏感信息竊取防御控制的抗攻擊能力較好。

4 結語

為了研究無線傳感網絡通信敏感信息加密方法，實現(xiàn)通信敏感信息竊取防御控制，提高網絡通信數據傳輸的安全性，本文提出基于AES加密的通信敏感信息竊取防御控制算法。采用Turbo碼作為編碼序列，結合密鑰重組和分組轉發(fā)的方法，得到無線傳感網絡通信敏感信息傳輸信道模型，根據防御強度，結合模糊差分信息融合方法，構建無線傳感網絡通信敏感密鑰表征和通信傳輸協(xié)議，實現(xiàn)無線傳感網絡通信敏感信息加密和竊密防御控制。研究得知，本文方法進行無線傳感網絡通信敏感信息數據加密輸出軌跡線較為穩(wěn)定、加密防御響應時間較短，抗攻擊能力較強。