医疗护理数据无线采集系统的加密技术研究

发布时间：2020-04-12 07:45

【摘要】：在物联网(Internet Of Things,IOT)快速发展的带动下,特别是以扩张规模和大量应用的形势下,无线医疗传感器网络(Wireless Medical Sensor Networks,WMSNs)正在成为一个富有前景的技术。然而发展无线医疗传感器网络并不能忽略病人的隐私安全所面临的各种威胁,针对传感器节点的相对低廉造价原因所导致计算资源受限的问题,如何提高数据的安全强度和提高加密算法运行效率是本文研究的主要内容。本文通过对WMSNs的加密算法进行研究,在原理上提出改进,简化传统密码算法的高复杂度问题,提升无线医疗传感器网络节点通信的安全强度,提高节点通信加密的运行效率。在降低加密算法的计算度同时,也牺牲了部分存储空间。本文为研究轻量级加密技术应用在无线医疗传感器网络等场景产生了影响。本文主要的研究内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,研究了无线医疗传感器网络的发展形势以及其基本架构。通过分析无线医疗传感器网络的应用特点,指出在数据安全领域存在隐患,并对现有对称密钥算法和非对称密钥技术作了简要的介绍,并证明此课题研究的实际意义。(2)以传统密码算法的原理为基础,介绍主流的密码学加密算法以及分组密码算法的常用工作模式。分析研究了前人提出的改进加密算法,并对这些解决方案进行归纳总结。(3)对本应用场景,医疗护理数据无线采集系统进行技术介绍,例如系统中数据传输的方式,通过抓包工具与分析协议格式发现了系统中存在的薄弱环节—数据安全隐患,指出对于定制化的密码算法需求的必要性。(4)选择了具有代表性的AES加密算法,并进行相应分析研究。从中发现了影响密码算法的复杂度的环节。针对需要大量计算的环节进行优化,从而设计出适合本应用场景的轻量级分组密码算法。并在信息源处加密数据,有效的提高安全强度和运行效率,实现本应用场景的完善解决方案。(5)针对本应用场景,主要对改进的算法进行多方面的实验测试。给出了本实验的软硬件平台和横纵对比算法的性能指标。针对AES加密算法进行深入分析、研究和改进,提出了一种轻量级高级加密标准算法(Lightweight Advanced Encrption Standard,LAES)。本文的主要贡献和改进如下:(1)重构AES的S盒设计,并测试相关安全性指标;(2)对10轮加密的原始算法经过测试,优化到了8轮;(3)简化原算法加密过程的轮函数,通过全局查表方法有效降低计算复杂度,提高了算法的运行效率;(4)通过MDK5等实验平台,测试对比AES和改进AES的内存占用、运行时间等关键性指标参数,其次利用统计学密码分析方法例如穷举法、差分分析法等验证本设计算法是符合高安全强度等特点,满足WMSNs的加密通信特点。
【图文】：

医疗护理数据无线采集系统的加密技术研究第 1 章 绪论1.1 无线医疗传感器网络概述1.1.1 研究背景本课题来源于企业创新项目，项目涉及到物联网技术方面。物联网是联系多个的通信机制，是物物相联的互联网，能够远程操作的智能化、信息化网络技术[1]。物联网的快速发展，以及各行各业的快速应用，数据模式已经成为各大企业发展的目标。目前，，物联网可以通过网络对物品进行智能化处理，对物品的属性进行感知信息，进而达到对物处理的目的[2]。

医疗护理数据无线采集系统的加密技术研究数据的泄漏。目前，WMSNs 技术正在普及，并应用于实际医疗环境中，例如远程和虚拟医疗[5]。十九大报告提出，如何建立优质、高效的医疗卫生服务体系是深化医疗卫生制度的基础条件。埃森哲（Accenture）同样在其发布的《2017 年医疗物联查》中指出，未来三年内，物联网将在智慧医疗领域继续发挥巨大的作用。医疗行员仍需要了解并开始使用物联网，在提升工作效率的同时并可有效节约医疗成本[6
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP309.7;R47

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 颜玖源;;互联网医疗的瓶颈[J];中国医院院长;2014年11期

2 杨燕玲;;基于TD-LTE的物联网应用方案研究[J];邮电设计技术;2013年11期

3 范巍;;AES算法S盒性质验证[J];数字技术与应用;2013年11期

4 杜经纬;李海涛;梁涛;;国内外物联网研究现状及展望[J];世界科技研究与发展;2013年03期

5 季晓玉;;基于Rijndael对称加密的软件加密方法研究[J];计算机安全;2011年02期

6 崔杰;刘连浩;刘上力;马虹博;;AES S盒的分析及改进方案设计[J];计算机工程与应用;2007年25期

7 刘连浩;崔杰;刘上力;马虹博;;一种AESS盒改进方案的设计[J];中南大学学报(自然科学版);2007年02期

8 王衍波;AES的S-盒中仿射变换的性质[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2003年02期

相关会议论文 前1条

1 邓元庆;谢涛;石会;龚晶;;AES算法的密钥雪崩效应特性研究[A];中国电子教育学会高教分会2011年论文集[C];2011年

相关博士学位论文 前2条

1 石熙;数字水印技术在无线传感器网络安全中的应用研究[D];重庆大学;2015年

2 张鹏;密码算法的组件设计与安全性分析[D];国防科学技术大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘伟;面向无线传感器网络数据安全的数字水印技术研究[D];深圳大学;2017年

2 柯玛琦;基于BLE智能硬件低功耗技术的研究[D];深圳大学;2017年

3 张琴;无线传感器网络的安全在医疗中的研究与应用[D];辽宁大学;2015年

4 王立坤;物联网中安全数据融合技术研究[D];东南大学;2015年

5 刘金涛;Feistel结构型轻量级分组密码算法的安全性分析[D];西安电子科技大学;2014年

6 安勇;基于Kerberos的互联网安全传输软件的设计与实现[D];吉林大学;2014年

7 鲍龙;基于广义D-序列的无线传感网络节点加密技术研究[D];湖南大学;2014年

8 罗富财;基于Android平台的蓝牙通信系统的研究与实现[D];华北电力大学;2013年

9 王哲;分组密码AES分析方法研究[D];山东师范大学;2012年

10 莫建华;一种用于WSN数据安全的加密算法研究[D];浙江工业大学;2010年

本文编号：2624462