混沌加密在智能家居数据传输系统中的应用研究

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1、硕士学位论文题目:混沌加密在智能家居数据传输系统中的应用研究研究生张建忠专业电路与系统指导教师王光义教授完成日期2014年12月杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过。的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明一承担。申请学位论文与资料若有不实么处，本人切相关贵任＾化年：瓜月论文作者签名：日期＾学位论文使用授权说明本人完全了解杭

2、州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，日Ｗ：研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后’发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，、１＾＾公，可臥允许采用影印缩印或其允许查阅和借阅论文；学校可布论文的全部或部分内容）它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定＾＇＾ｉ日期：ｗ；ｉ月Ｕ日论文作者签名：弓年－／指导教师签名日期；之年月＾日／夕参杭州电子科技大学硕士学位论文混沌加密在智能家居数据传输系统中的应用研究研究生：张建忠指导教师：王光义教授2

3、014年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchonChaoticEncryptionofDataTransmissionintheSmartHomeSystemCandidate:ZhangJianzhongSupervisor:Prof.WangGuangyiDecember，2014杭州电子科技大学硕士学位论文摘要物联网智能家居的快速发展为我们的生活带来了便利，然而数据安全的隐患也日益凸显出来，因此怎样保障物联网智能家居数据传输中的安全问题成了一个亟

4、待解决的问题。混沌加密作为一种加密技术，因其诸多特性与传统的密码很相似而被广泛应用于各个领域。另外又因为它对初值敏感、密钥管理简单等特点，渐渐的被推广应用。混沌加密的关键因素是密钥序列的随机性和加密算法的设计，因此如何生成一个随机性良好的序列及设计一个好的加密算法，对我们来说是一个有挑战性的任务。本文以此为研究背景，利用实际软硬件平台设计实现了一个基于混沌加密的智能家居数据保密传输系统。实验结果显示整个系统可以在硬件平台上正常工作，达到了预期效果。本文研究内容分为以下几个部分：首先对离散混沌映射的二值量化过程进行研究，并结合已有的量化方法提出一种新的二值序列提取方法。与

5、传统方法使用混沌参数控制随机序列生成不同的是，其使用外部密钥控制随机序列的生成过程。使用外部密钥经数学变换得到混沌方程的初始值并迭代生成实数序列fn，再用fn结合外部密钥变换得到混沌方程初始值并迭代、转换得到整数序列vn。提取伪随机序列时vn决定选取fn二进制表示时小数点后的第几位，以此来提取二值序列。为测试得到的序列的性能，本文使用NIST提供的STS测试套件对其进行测试。实际测试结果显示新方法生成的序列拥有良好的随机特性，符合实际应用的安全需求。其次，对几类加密算法进行研究和分析，选择较好的方法结合生成的混沌序列设计了一种加密算法、密钥同步及密钥管理方法。因混沌序列

6、有良好的随机性，所以用流密码加密结合数学运算的加密方式比较适合嵌入式系统的应用环境。采用在第一包数据前加一个确认信号的方法，实现解密端与加密端处理数据的同步操作。加密端和解密端只留有一个外部秘钥输入接口，使密钥管理变得更方便。使用外部密钥取代参数作为密钥，扩展了密钥空间、提高了系统安全性、简化了密钥管理。为检测实际的综合加密性能，本文还进行了相关测试实验。测试结果表明，此算法在提高加密速度的情况下具有良好的加密效果。随后，结合混沌加密、嵌入式技术、网络传输以及GUI编程，设计实现了一个智能家居数据保密传输系统。在整个系统的设计之中，数据采集端我们使用RT5350作为硬件

7、平台、显示端使用普通的个人电脑、ARM开发板以及手机终端等。实验结果表明系统可以做到数据的保密传输，客户端可在各硬件平台上正常工作，并能达到预期实验结果。最后，总结了本文的相关研究工作，分析了研究中的存在的不足，提出了相应的改进措施，并对随后需要进一步深入的研究进行了展望。关键字：混沌加密，RT5350，智能家居，保密通信，QtI杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTTherapiddevelopmentofintelligenthomenetworkinghasbroughtconveniencetoourlives,howeve