AES算法在舰船通信数据加密技术的应用

来源：职称阁分类：电子论文时间：2020-08-04 11:54热度：

　　通信数据的安全关乎着舰船航行安全与稳定。从无线通信技术诞生以来，多种无线通信加密技术应运而生。AES加密算法作为普遍应用的数据加密算法，在舰船通信数据加密上发挥了重要作用。随着近几年通信技术的革新，传统AES加密算法已远远不能保证通信数据的安全。传统的AES本地数据加密逻辑限制了AES算法在通信信道上的应用。因此，有必要提出一种新的舰船通信数据的AES算法应用方法。

AES算法在舰船通信数据加密技术的应用

　　1舰船数据通信的Socket信道分析

　　若要从根本上解决舰船通信数据AES加密算法无法应用于无线传输的问题，就要对无线通信的信道特点进行分析，得到数据通信信道的通信参量。舰船采用的通信信道为标准Socket信道[1]。Socket信道是由网络通信协议组内的TCP/IP协议[2]族构成的通信交互接口。Socket信道的主要功能是将网络无线通信数据中各种支持交互协议的内部逻辑隐藏起来，在外部窗口中以交互界面的形式显示出来。这样不仅能提升数据通信交互的稳定与安全，同时又能免去使用者对编程知识的掌握，降低信道应用的难度。Socket信道由流式Socket与报式Socket组成。流式Socket采用TCP协议，具有连接服务可靠、稳定性好的特点，但是存在传输效率与速率低的问题。报式Socket采用UDP协议[3]，具有连接效率高、传输速率快的特点，但是无法提供连接服务的可靠性保障。

　　1.1无线加密通信信道的创建

　　对舰船通信数据信道分析后，可以将AES算法应用于Socket信道当中，创建一条支持AES算法运行的通信信道。在常规信道中嵌入随机值，将其设定为时间密钥串，通过随机更新机制保证密钥串的唯一性与时效性。即在每一次数据交互过程中，信道都会截取一段密钥串嵌入交互数据，实现与后续加密数据绑定的效果。无线加密通信信道创建流程如图1所示。

　　1.2AES算法下通信数据的T盒加密计算

　　完成加密信道创建后，便可对信道内部通信交互数据进行加密计算。为了进一步提升AES加密算法的安全级别，设计采用优化后的AES算法，即T盒加密算法进行计算。具体计算过程如下：划分传统AES加密算法内的128bit明文字串，划分后可得到一个4×4的明文状态矩阵（condition），矩阵形态如下式：根据矩阵对密钥字串进行操作。1）密钥文字节更新密钥文字节更新主要是针对AES算法内部加密字串表替换的一项计算，一般将其称为D盒[4]。更新D盒是一张密钥字串数值表，字串数值按照横纵16×16的逻辑进行排列，共256个字串对应值。将设定好的更新值按照横向升纵向降的逻辑，分别更新4个键值量，更新后可得到新的D盒。2）横向动态变量将算法内部横向每排首个字节间的差值设为1，首排字节差量设为0，即横向首排字节量为0，第二排首行字节量为1，第三排首行字节量为2。以此类推，形成横向动态变量。3）字串纵向混合HG(27)(C3+1)v(c)=3c3+1c2+1c+2m(c)=v(c)⊗s(c)字串纵向混合可看作是对加密字串矩阵的积值计算。令加密字串的多项式集合为，将计算逻辑量与多项式初始量进行乘积运算。计算过程可由矩阵乘积进行描述，将其设为，则4）字串无序混合字串无序混合计算式通过对密钥字串进行异或操作，实现对字串映射值的变换。在传统的AES加密计算过程中，一共有8次具有相同特征的变换操作，其中每一次变换都包含上述3种计算。计算位数对应值皆为8bit，更新字节位数为8bit，更新输出字节位数为8bit。因此，通过对上述计算逻辑的分析，可得到一个更新载入字串对应值为8bit，更新输出字串对应值为32bit的字串表，即T盒。key={l0,l2,···,l15}得到T盒后，对信道数据进行嵌入式加密计算。设公开字串载入字串量为式（1）中状态矩阵condi-tion的计算值，初始加密字串更新后的集合为，公开字串量计算值condition与加密字串融合后的第k列为例。循环加密后的字串：至此，提出的AES算法在海上舰船通信数据加密技术中的应用设计全局步骤与计算描述结束。

　　2仿真实验

　　对提出的AES算法在海上舰船通信数据加密技术中的应用进行仿真实验。实验选取实际通信数据作为仿真测试数据源。通过仿真测试工具在Windows10系统平台下创建仿真测试场景。在场景中导入选取测试数据100组，运用传统AES通信数据加密方法与提出的AES通信数据加密方法分别进行通信数据的加密处理，并随机抽取15组数据进行对比。通过测试数值比对得出实验结论。具体数据参数详见表1。可知，提出的AES加密算法的数据加密完成率高于传统AES算法加密完整率，且数据加密稳定性较好，相较传统AES算法更适合海上舰船通信数据加密应用。因此，可证明提出的AES算法在海上舰船通信数据加密技术中的应用，具有通信数据加密安全级别高、稳定性好、符合提出设计要求的特点。

　　3结语

　　针对传统AES算法在舰船通信数据应用中存在的问题，提出了AES算法在舰船通信数据加密技术中的应用。通过对舰船通信信道特点的分析与AES加密密钥表的更新计算，实现了对舰船通信数据的全局加密效果。并通过仿真实验创建的仿真场景，完成了对提出算法与传统算法的对比论证，证明了提出设计的可行性与有效性。AES算法在海上舰船通信数据加密技术中的应用设计，为舰船通信数据加密研究，增加了新的可行性。

　　参考文献：

　　[1]巫书航,李归,周伟光.分布式数字合成阵列主辅波束优化[J].现代雷达,2018,40(08):12–15+19.

　　[2]徐天亮,王晨旭,王新胜,等.海洋观测通信组网安全及其硬件加速研究[J].海洋科学,2018,42(01):15–20.

　　[3]程华,谢金鑫,陈立皇.基于CNN的加密C&C通信流量识别方法[J].计算机工程,2019,45(08):31–34+41.

　　作者：邵检江

文章名称：AES算法在舰船通信数据加密技术的应用

文章地址：http://www.zhichengg.com/dzlw/16633.html

上一篇：电力系统计量终端检修与远程联调
下一篇：歌舞娱乐场所火灾隐患及防火对策