CN103338105A

CN103338105A - 基于aes加密的机场噪声预测数据网络传输方法

Info

Publication number: CN103338105A
Application number: CN2013102265835A
Authority: CN
Inventors: 王建东; 孙婷; 方黎明; 朱新峰; 孙茂圣; 王丽娜
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明公开了一种基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，基于面向机场噪声感知的三层体系架构实现，该三层体系架构包括感知层、汇聚层和应用层，感知层采集初步的噪声数据，并传输给汇聚层，所述汇聚层对接收到的初步噪声数据依次进行滤波、分析和融合后，进行AES加密，并将加密后的数据包传输到应用层，所述应用层将接收到的加密数据包进行解密处理，并对解密后的数据同时进行存储和分析处理，将分析处理后的数据以图像的形式显示出来；本发明所设计的基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法加密安全可靠，效率更高，具有良好并行性。

Description

基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法

技术领域

本发明涉及一种基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法。

背景技术

密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国国家标准与技术研究所用于加密电子数据的规范。它被预期能成为人们公认的加密包括金融、电信和政府数字信息的方法。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：1、密钥扩展（KeyExpansion），2、初始轮（Initial Round），3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey，4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。

AES加密时有三种方式，分别为ECB(Electronic Code Book电子密码本)模式、CBC(Cipher Block Chaining，加密块链)模式、CFB(Cipher FeedBack Mode，加密反馈)模式和OFB(Output FeedBack，输出反馈)模式。

Cryptopp密码库是目前开放源代码加密库中比较流行的密码库，其特点操作简单，目前的最高版本为Crypto++ Library 5.6.1，它实现了各种公开密钥算法、AES，DES对称加密算法、RSA数字签名算法等等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种加密安全可靠，效率更高，具有良好并行性的基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：本发明设计了一种基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，基于面向机场噪声感知的三层体系架构实现，所述三层体系架构包括感知层、汇聚层和应用层，包括如下具体步骤：

步骤（1）：所述感知层采集初步的噪声数据，并将初步的噪声数据通过3G无线网络传输给汇聚层；

步骤（2）：所述汇聚层对接收到的初步噪声数据依次进行滤波、分析和融合后进行AES加密，并将加密后的噪声数据包传输到应用层；

步骤（3）：所述应用层将接收到的加密数据包进行解密处理，并对解密后的数据同时进行存储和分析处理，将分析处理后的数据以图像的形式显示出来。

作为本发明的一种优化方法：所述感知层包括至少一个感知节点，每个感知节点都具有至少一个声音传感器。

作为本发明的一种优化方法：所述步骤（2）包括如下具体处理：

步骤（21）：汇聚层对接收到的初步噪声数据依次进行滤波、分析和融合处理，形成噪声数据包；

步骤（22）：创建密钥，并初始化密钥；

步骤（23）：利用AES加密方法对步骤（21）中的噪声数据包进行加密处理；

步骤（24）：将步骤（23）中加密后的噪声数据包传输到应用层。

作为本发明的一种优化方法：所述步骤（2）中汇聚层将加密后的数据包通过socket通信协议传送到应用层。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明所使用的AES加密方法比起传统的DES，安全性更高，因为密钥长度可以是128比特，192比特，256比特中的任意一个；

该算法是定义在有限域GF(2^8)上，并且算法执行时除了一个查表操作外，其他的运算都是异或或者移位，加密速度快，可以根据不同的加密模式加密不同的特点的文件，在每一圈运算和密钥扩展中都应用了非线性操作，能够有效的抵抗差分和线性密码分析等相关密钥分析攻击方法，并且没有弱密钥，对密钥的选择没有限制，由于位数比较大，因此对于密钥的穷举攻击也可以有效的抵抗、易实现以及伸缩性强；

机场噪声数据量很大，所有与预测相关的噪声数据具有很强的保密性，我们需要并行性好的加密传输方式，而AES的ECB加密方式恰恰满足以上要求。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明设计了一种基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，基于面向机场噪声感知的三层体系架构实现，所述三层体系架构包括感知层、汇聚层和应用层，包括如下具体步骤：

在执行该步骤之前，首先把用到的cryptlib加密库放到程序中，该库是一款比较流行的加密算法库，并且也比较成熟，使用很方便，比起OpenSSL更轻便一些，windows下使用也很方便；

如果我们自己写加密算法，安全性是得不到保证的，很容易被别人攻击。加密的过程会应用该库里面的AES相应的函数库，例如：StringSource（）对message进行MAC认证；Encryptor（）加密函数；Decryptor（）解密函数等函数；

步骤（22）：创建密钥，并初始化密钥；在具体实施例中，当 AES 的构造函数被调用时，用于加密方法的两个表被初始化。第一个表是代替盒称为S-盒，它是一个16×16的矩阵，在幕后，加密例程获取该密钥数组并用它来生成一个名为w[]的密钥调度表，w[] 最初的 Nk（Nk = 密钥的长度/32）行被作为种子，剩余行从种子密钥来产生；

ECB属于不带初始向量的分块模式，将原文分块时若不够整块则需要填充，此处的DEFAULT_PADDING即为使用默认数据填充；

AES 加密例程开始是拷贝 16 字节的输入数组到一个名为State的 4×4 字节矩阵中。AES操作 State[]在规范中，加密算法实现的一个预备的处理步骤被称为 AddRoundKey（轮密钥加）；

AddRoundKey用密钥调度表中的前四行对 State 矩阵实行相应字节的异或（XOR）操作，并用轮密钥表 w[c,r] 异或输入 State[r,c]，AES 算法的主循环对 State 矩阵执行四个不同的操作；

在规范中被称为 SubBytes（字节替换）、ShiftRows（行位移变换）、MixColumns（列混合变换）和 AddRoundKey，除了每次循环 AddRoundKe都被调用并使用密钥调度表的下面四行外，AddRoundKey与预备处理步骤中的 AddRoundKey相同；

SubBytes是一个代替操作，它将 State 矩阵中的每个字节替换成一个由 S-盒决定的新字节，ShiftRows 是一个置换操作，它将 State 矩阵中的字节向左旋转；MixColumns 是一个代替操作，它用 State 字节列的值进行数学域加和域乘的结果代替每个字节，SubBytes、ShiftRows、MixColumns 和 AddRoundKey 四个操作在一个执行 Nr 次的循环里被调用，Nr 为给定密钥大小的轮数减 1，加密算法使用的轮数要么是10，12，要么是14，这依赖于种子密钥长度是128位、192 位还是 256 位；

Claims

1.一种基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，基于面向机场噪声感知的三层体系架构实现，所述三层体系架构包括感知层、汇聚层和应用层，其特征在于，包括如下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，其特征在于，所述感知层包括至少一个感知节点，每个感知节点都具有至少一个声音传感器。

3.根据权利要求1所述的基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，其特征在于，所述步骤（2）包括如下具体处理：

步骤（22）：创建密钥，并初始化密钥；

4.根据权利要求1所述的基于AES加密的机场噪声预测数据网络传输方法，其特征在于，所述步骤（2）中汇聚层将加密后的数据包通过socket通信协议传送到应用层。