基于RFID的轻量级密码算法研究综述

基于RFID的轻量级密码算法研究综述

作者：樊红娟

来源：《科技风》2020年第27期

摘要：随着物联网技术日益发展，RFID技术也得到了快速的普及，因此如何提高RFID 在信息传输进程中的安全性，成为日益重要的研究课题，与此同时基于RFID的轻量级密码算法也成了近年的研究热门。本文主要对基于RFID的典型轻量级密码算法进行了详细的分析总结，为以后轻量级密码算法的研究提供一个全面且可靠的依据。

关键词：RFID;轻量级密码算法;发展历程;安全性分析

1 緒论

随着物联网技术的发展，RFID[1]（Radio Frequency Identification）是采用射频信号和空间耦合完成无接触信息传递并通过所传达的信息达到识别目的的技术。因其具有成本低、功耗小、容量大、速度快、抗污染力强等优点，现已遍及到各个领域中，这也促使很多学者开始对其进行深入地研究与探索。

本文在参考了大量文献的基础上对基于RFID的典型轻量级密码算法进行了一次较为全面的概述，其中主要对分组密码、序列密码、散列函数进行了详细的分析和总结。

2 典型的轻量级密码算法

2.1 分组密码

分组密码[2]是加解密双方用同一密钥进行加解密运算的密码算法，其首次被提出是在1970年左右。在早期的研究中，主要是针对于DES进行探索。到90年代，有学者提出了差分密码分析和线性密码分析，接着学者们又提出了IDEA、SHARK、SQUARE等密码算法。到2003年有专家提出了矩阵攻击，该方法主要是运用差分分析的性质来实现。在2005年，有研究者发表了一篇关于把矩阵攻击和相关密钥攻击相结合的文章，该方法在一定程度上降低了计算的复杂度。2007年有位专家发表了一篇关于密钥差分攻击的文章，其主要思想是把差分分析和相关的密钥攻击相结合。近几年来也发表了很多关于把不同攻击方法联合起来使用的攻击方法的文章。

密码的安全性分析对于密码学的研究来说非常的重要，已经成为当前的研究热点，其在安全性分析方面主要包括差分分析和线性分析。

2.1.1 差分分析

(完整版)基于单片机的电子密码锁设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机的电子密码锁设计

一、选题的依据及意义 （一）选题依据 随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把手护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这是制锁者长期以来研制的主题。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。相比传统的机械式钥匙开锁携带不方便、安全性能差等特点，电子密码锁易操作、功能低等优势，使其越来越成为市场上的主流产品。如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优势在于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等优点。本设计采用单片机MCS51作为单片机的核心单元，设计了一款具有本机开锁，密码更改和报警功能的电子密码锁。即简单又适用。根据单片机技术及相关原理,设计出一款以单片机为控制核心并融合了红外线技术的新型密码锁。该锁结合电子密码和光控的技术优势,摆脱了老式机械锁难更换,易损坏以及电子锁安全性不高的缺点,是一类极具发展前景新型锁。 （二）选题意义 在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。针对平常锁具给人们带来的不便，若使用机械式钥匙开锁，则结构简单，安全性不好。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生，电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景，相信随着社会的进一步发展，它的方便，安全，实用，小巧，精致的特点会越来越得到人们的喜爱，是人们居家旅行必备之品。促进加深单片机原理及应用知识的掌握。促进加深数电、模电知识的掌握。熟悉单片机程序设计语言。熟悉PROTEL环境下设计一个单片机设计系统的方法，并熟练掌握KEIL和PROTEL联调技术。促进电子密码锁知识的普及和发展。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） （一）国外研究 早在80年代，日本产生了最早的电子密码锁。随着日本的经济复苏，电子行业的快速发展，一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了。这类的电路安全性差、容易破解，到了90年代，英国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的基础，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。采用AT24C02为掉电存储器的芯片，这种芯片稳定性高，成本低，还能扩展很多功能。加红外探测技术，指纹识别技术，语音识别技术，图像识别技术等。这些扩展的技术

常见公钥加密算法有哪些

常见公钥加密算法有哪些 什么是公钥加密公钥加密，也叫非对称（密钥）加密（public key encrypTIon），属于通信科技下的网络安全二级学科，指的是由对应的一对唯一性密钥（即公开密钥和私有密钥）组成的加密方法。它解决了密钥的发布和管理问题，是目前商业密码的核心。在公钥加密体制中，没有公开的是私钥，公开的是公钥。 常见算法RSA、ElGamal、背包算法、Rabin（Rabin的加密法可以说是RSA方法的特例）、Diffie-Hellman （D-H）密钥交换协议中的公钥加密算法、EllipTIc Curve Cryptography （ECC，椭圆曲线加密算法）。使用最广泛的是RSA算法（由发明者Rivest、Shmir和Adleman 姓氏首字母缩写而来）是著名的公开金钥加密算法，ElGamal是另一种常用的非对称加密算法。 非对称是指一对加密密钥与解密密钥，这两个密钥是数学相关，用某用户密钥加密后所得的信息，只能用该用户的解密密钥才能解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。因此如果公开了一对密钥中的一个，并不会危害到另外一个的秘密性质。称公开的密钥为公钥；不公开的密钥为私钥。 如果加密密钥是公开的，这用于客户给私钥所有者上传加密的数据，这被称作为公开密钥加密（狭义）。例如，网络银行的客户发给银行网站的账户操作的加密数据。 如果解密密钥是公开的，用私钥加密的信息，可以用公钥对其解密，用于客户验证持有私钥一方发布的数据或文件是完整准确的，接收者由此可知这条信息确实来自于拥有私钥的某人，这被称作数字签名，公钥的形式就是数字证书。例如，从网上下载的安装程序，一般都带有程序制作者的数字签名，可以证明该程序的确是该作者（公司）发布的而不是第三方伪造的且未被篡改过（身份认证/验证）。 对称密钥密码体制 所谓对称密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。 数据加密标准DES属于对称密钥密码体制。它是由IBM公司研制出，于1977年被美国

公钥加密算法

公钥加密算法 一．简介 公钥加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。 图1 非对称加密的简化模型 非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私匙对数据进行验签。 甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。 非对称密码体制的特点：密钥管理简单，算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥；但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。 二．起源 W.Diffie和M.Hellman 1976年在IEEE Trans.on Information刊物上发表了“ New Direction in Cryptography”文章，提出了“非对称密码体制即公开密钥密码体制”的概念，开创了密码学研究的新方向。 三．基本原理 1.A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。 2.A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。 3.A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。

蚁群算法综述

智能控制之蚁群算法 1引言 进入21世纪以来，随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。随着计算机技术的飞速发展，智能计算方法的应用领域也越来越广泛。 智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。 蚁群算法是近些年来迅速发展起来的，并得到广泛应用的一种新型模拟进化优化算法。研究表明该算法具有并行性，鲁棒性等优良性质。它广泛应用于求解组合优化问题，所以本文着重介绍了这种智能计算方法，即蚁群算法，阐述了其工作原理和特点，同时对蚁群算法的前景进行了展望。 2 蚁群算法概述 1、起源 蚁群算法(ant colony optimization, ACO)，又称蚂蚁算法，是一种用来在图中寻找优化路径的机率型技术。它由Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中引入，其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为。 Deneubourg及其同事(Deneubourg et al.,1990; Goss et al.,1989)在可监控实验条件下研究了蚂蚁的觅食行为，实验结果显示这些蚂蚁可以通过使用一种称为信息素的化学物质来标记走过的路径，从而找出从蚁穴到食物源之间的最短路径。 在蚂蚁寻找食物的实验中发现，信息素的蒸发速度相对于蚁群收敛到最短路径所需的时间来说过于缓慢，因此在模型构建时，可以忽略信息素的蒸发。然而当考虑的对象是人工蚂蚁时，情况就不同了。实验结果显示，对于双桥模型和扩展双桥模型这些简单的连接图来说，同样不需要考虑信息素的蒸发。相反，在更复杂的连接图上，对于最小成本路径问题来说，信息素的蒸发可以提高算法找到好解的性能。 2、基于蚁群算法的机制原理 模拟蚂蚁群体觅食行为的蚁群算法是作为一种新的计算智能模式引入的，该算法基于如下假设： （1）蚂蚁之间通过信息素和环境进行通信。每只蚂蚁仅根据其周围的环境作出反应，也只对其周围的局部环境产生影响。 （2）蚂蚁对环境的反应由其内部模式决定。因为蚂蚁是基因生物，蚂蚁的行为实际上是其基因的自适应表现，即蚂蚁是反应型适应性主体。 （3）在个体水平上，每只蚂蚁仅根据环境作出独立选择；在群体水平上，单

启发式优化算法综述

启发式优化算法综述 一、启发式算法简介 1、定义 由于传统的优化算法如最速下降法，线性规划，动态规划，分支定界法，单纯形法，共轭梯度法，拟牛顿法等在求解复杂的大规模优化问题中无法快速有效地寻找到一个合理可靠的解，使得学者们期望探索一种算法:它不依赖问题的数学性能，如连续可微，非凸等特性; 对初始值要求不严格、不敏感，并能够高效处理髙维数多模态的复杂优化问题，在合理时间内寻找到全局最优值或靠近全局最优的值。于是基于实际应用的需求，智能优化算法应运而生。智能优化算法借助自然现象的一些特点，抽象出数学规则来求解优化问题，受大自然的启发，人们从大自然的运行规律中找到了许多解决实际问题的方法。对于那些受大自然的运行规律或者面向具体问题的经验、规则启发出来的方法，人们常常称之为启发式算法（Heuristic Algorithm）。 为什么要引出启发式算法，因为NP问题，一般的经典算法是无法求解，或求解时间过长，我们无法接受。因此，采用一种相对好的求解算法，去尽可能逼近最优解，得到一个相对优解，在很多实际情况中也是可以接受的。启发式算法是一种技术，这种技术使得在可接受的计算成本内去搜寻最好的解，但不一定能保证所得的可行解和最优解，甚至在多数情况下，无法阐述所得解同最优解的近似程度。 启发式算法是和问题求解及搜索相关的，也就是说,启发式算法是为了提高搜索效率才提出的。人在解决问题时所采取的一种根据经验规则进行发现的方法。其特点是在解决问题

时,利用过去的经验,选择已经行之有效的方法，而不是系统地、以确定的步骤去寻求答案，以随机或近似随机方法搜索非线性复杂空间中全局最优解的寻取。启发式解决问题的方法是与算法相对立的。算法是把各种可能性都一一进行尝试，最终能找到问题的答案，但它是在很大的问题空间内，花费大量的时间和精力才能求得答案。启发式方法则是在有限的搜索空间内，大大减少尝试的数量，能迅速地达到问题的解决。 2、发展历史 启发式算法的计算量都比较大，所以启发式算法伴随着计算机技术的发展，才能取得了巨大的成就。纵观启发式算法的历史发展史： 40年代：由于实际需要，提出了启发式算法（快速有效）。 50年代：逐步繁荣，其中贪婪算法和局部搜索等到人们的关注。 60年代: 反思，发现以前提出的启发式算法速度很快，但是解得质量不能保证，而且对大规模的问题仍然无能为力（收敛速度慢）。 70年代：计算复杂性理论的提出，NP问题。许多实际问题不可能在合理的时间范围内找到全局最优解。发现贪婪算法和局部搜索算法速度快，但解不好的原因主要是他们只是在局部的区域内找解，等到的解没有全局最优性。由此必须引入新的搜索机制和策略。 Holland的遗传算法出现了（Genetic Algorithm）再次引发了人们研究启发式算法的兴趣。 80年代以后：模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm），人工神经网络（Artificial Neural Network），禁忌搜索（Tabu Search）相继出现。 最近比较火热的：演化算法（Evolutionary Algorithm）, 蚁群算法（Ant Algorithms），拟人拟物算法，量子算法等。

公钥密码算法

公钥密码算法 学号：0900250114 姓名：李荣亮 摘要：古往今来，通信中的安全保密问题一直受到广泛关注。历史上，交战双方在通信安全、保密和密码破译方面的优势均被认为是取得战争胜利的关键因素之一。今天，随着互联网的发展，人类进入信息化时代，现代通信涉及各个行业，信息安全已成为人人都关心的问题，敏感信息的安全传输越来越受到人们的关注，这就促使密码学揭去了神秘的面纱，为更广泛的领域和大众服务。 一、公钥密码学概述。 公开密钥密码算法的提出是整个密码学历史上最大的而且也许是最唯一真 正的变革。从最初一直到现代，几乎所有密码系统都建立在基本的替代和置换工具的基础上。在用了数千年的本质上可以手算完成的算法之后，常规的密码学随着转轮加密/解密机的发展才出现了一个重大进步。机电式变码旋转软件使得极其复杂的密码系统被研制出来。有了计算机后，更加复杂的系统被设计出来。但是不管是转轮机还是后来的DES（数据加密标准），虽然代表了重要的进展，却仍然依赖于替代和置换这样的基本工具。 公钥密码学则与以前的所有方法都截然不同。一方面公开密钥算法基于数学函数而不是替代和置换，更重要的是，公开密钥密码学是非对称的，它用到两个不同的密钥，而对称的常规加密则只使用一个密钥。使用两个密钥对于保密通信，密钥分配和鉴别等领域都有着深远的影响。 公钥密码算法中的密钥依性质划分，可分为公钥和私钥两种。 用户或系统产生一对密钥，将其中的一个公开，称为公钥；另一个自己保留，称为私钥。 任何获悉用户公钥的人都可用用户的公钥对信息进行加密与用户实现安全信息交互。 由于公钥与私钥之间存在的依存关系，只有用户本身才能解密该信息，任何未受授权用户甚至信息的发送者都无法将此信息解密。 在近代公钥密码系统的研究中, 其安全性都是基于难解的可计算问题的。 如: (1)大数分解问题； (2)计算有限域的离散对数问题；

电子密码锁研究[文献综述]

文献综述 电子信息工程 电子密码锁研究 摘要：简述了带有语音电子密码锁的背景和发展趋势，列出了三个方案并进行了论证，提出了电子密码锁研究的瓶颈，对往后的研究有一定的作用。 关键词：电子锁，识别，单片机，应用发展 一、概述 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题，也变得尤其突出。传统的机械锁，由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜[1]。而目前的纸质文件柜的保密主要是采用机械锁，这种锁虽然价格便宜、使用方便，但其可靠性差，不便于携带且易于复制，早已怨声载道。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，因此这种传统锁的安全性很低[2]。随着犯罪的高科技化，传统锁已经满足不了人们的需求了。由于我国对外开放的不断深入，高档建筑发展加快，高档锁具市场的前景非常乐观。而我国锁具行业对锁具高新技术的投入在逐年的增大，特别是在安全技术防范领域里，具有防盗报警功能的电子密码控制系统逐渐代替了传统的机械式密码控制系统，克服了机械式密码控制的密码量少、安全性能差的缺点，使电子密码控制系统无论是在技术上还是在性能上都大大提高了一步。再者大规模集成电路技术的不断发展，特别是电子元件的不断更新，出现了带微处理器的智能密码控制系统，它除了具有传统电子密码控制系统的功能外，还引入了语音电子技术、指纹识别技术、智能化管理等功能，从而使电子门锁更具有安全性、可靠性、保密性，而且应用日益广泛[3]。 电子密码锁就一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，并且可以控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下：保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零；密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；无活动零件，不会磨损，寿命长；使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁；电子密码锁的操作简单易行，一学即会[4]。又随着电子技术特别是微型计算机技术的发展，

优化算法——人工蜂群算法(ABC)

优化算法——人工蜂群算法(ABC) 一、人工蜂群算法的介绍 手机微信关注公众号ID：datadw 学习数据挖掘，研究大数据，关注你想了解的，分享你需要的。人工蜂群算法(Artificial Bee Colony, ABC)是由Karaboga于2005年提出的一种新颖的基于群智能的全局优化算法，其直观背景来源于蜂群的采蜜行为，蜜蜂根据各自的分工进行不同的活动，并实现蜂群信息的共享和交流，从而找到问题的最优解。人工蜂群算法属于群智能算法的一种。 二、人工蜂群算法的原理 1、原理 标准的ABC算法通过模拟实际蜜蜂的采蜜机制将人工蜂群分为3类: 采蜜蜂、观察蜂和侦察蜂。整个蜂群的目标是寻找花蜜量最大的蜜源。在标准的ABC算法中，采蜜蜂利用先前的蜜源信息寻找新的蜜源并与观察蜂分享蜜源信息；观察蜂在蜂房中等待并依据采蜜蜂分享的信息寻找新的蜜源；侦查蜂的任务是寻找一个新的有价值的蜜源，它们在蜂房附近随机地寻找蜜源。 假设问题的解空间是维的，采蜜蜂与观察蜂的个数都是，采蜜蜂的个数或观察蜂的个数与蜜源的数量相等。则标准的ABC 算法将优化问题的求解过程看成是在维搜索空间中进行搜索。每个蜜源的位置代表问题的一个可能解，蜜源的花蜜量对应于相应的解的适应

度。一个采蜜蜂与一个蜜源是相对应的。与第个蜜源相对应的采蜜蜂依据如下公式寻找新的蜜源： 其中，，，是区间上的随机数， 。标准的ABC算法将新生成的可能解与原来的解作比较，并采用贪婪选择策略保留较好的解。每一个观察蜂依据概率选择一个蜜源，概率公式为 其中，是可能解的适应值。对于被选择的蜜源，观察蜂根据上面概率公式搜寻新的可能解。当所有的采蜜蜂和观察蜂都搜索完整个搜索空间时，如果一个蜜源的适应值在给定的步骤内(定义为控制参数“limit”) 没有被提高, 则丢弃该蜜源，而与该蜜源相对应的采蜜蜂变成侦查蜂，侦查蜂通过已下公式搜索新的可能解。 其中，是区间上的随机数，和是第维的下界和上界。 2、流程 ?初始化； ?重复以下过程： o将采蜜蜂与蜜源一一对应，根据上面第一个公式更新蜜源信息，同时确定蜜源的花蜜量；

轻量级密码研究综述

轻量级密码研究进展综述 摘要：随着物联网的发展，RFID、无线传感器的应用越来越广泛，为了保护这类资源受限设备所传输、处理的数据，轻量级密码应运而生，并成为密码学的一个研究热点，取得了丰富的研究成果。本文介绍了轻量级密码的研究进展，包括轻量级密码的设计要求及设计特点、典型的轻量级分组密码和流密码，并总结了轻量级密码的实现性能和安全性。 关键词：分组密码流密码轻量级硬件效率设计分析 1.引言 随着信息技术、计算机技术以及微电子技术的高速发展，RFID技术开始被大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等领域，而由RFID技术与互联网结合实现的物联网作为新一代信息化浪潮的典型代表正逐步深入到人们生活的各个领域中，例如环境监测、现代物流、智能交通等。2009年我们国家提出建立“感知中国”中心，这一举措极大地促进了国内RFID技术和物联网应用的发展。 作为信息传递和处理的网络，全面感知、可靠传送和智能处理是物联网的核心功能。要实现可靠数据传送必须以密码算法为基础提供相应的安全服务，所以相应的密码算法研究是保障物联网安全运行的关键技术之一。而与物联网关系密切，也需要密码算法作为基础支撑的无线传感器网络也是近年来发展迅猛的领域之一。作为密码算法的使用环境，无线传感器和物联网具有共同的特征：首先，它们的应用组件不同于传统的台式机和高性能计算机，而是计算能力相对较弱的嵌入式处理器；其次，由于应用环境的关系，计算可使用存储往往较小；最后，考虑到各种设备的功能需求，能耗必须限制在某个范围之内。因此传统密码算法无法很好地适用于这种环境，这就使得受限环境中密码算法的研究成为一个热点问题。适宜资源受限环境使用的密码算法就是所谓的轻量级密码。源于应用的推动，近几年，轻量级密码的研究非常热，取得了丰富的研究成果。国际标准化组织正在制定轻量级密码的相关标准，其中包括轻量级的分组密码、流密码、数字签名等。本文介绍轻量级密码的研究进展，包括轻量级密码的设计要求及设计特点、典型的轻量级密码算法，以及典型的轻量级密码算法的实现效率和安全性分析。

基于RFID的轻量级密码算法研究综述

基于RFID的轻量级密码算法研究综述 作者：樊红娟 来源：《科技风》2020年第27期 摘要：随着物联网技术日益发展，RFID技术也得到了快速的普及，因此如何提高RFID 在信息传输进程中的安全性，成为日益重要的研究课题，与此同时基于RFID的轻量级密码算法也成了近年的研究热门。本文主要对基于RFID的典型轻量级密码算法进行了详细的分析总结，为以后轻量级密码算法的研究提供一个全面且可靠的依据。 关键词：RFID;轻量级密码算法;发展历程;安全性分析 1 緒论 随着物联网技术的发展，RFID[1]（Radio Frequency Identification）是采用射频信号和空间耦合完成无接触信息传递并通过所传达的信息达到识别目的的技术。因其具有成本低、功耗小、容量大、速度快、抗污染力强等优点，现已遍及到各个领域中，这也促使很多学者开始对其进行深入地研究与探索。 本文在参考了大量文献的基础上对基于RFID的典型轻量级密码算法进行了一次较为全面的概述，其中主要对分组密码、序列密码、散列函数进行了详细的分析和总结。 2 典型的轻量级密码算法 2.1 分组密码 分组密码[2]是加解密双方用同一密钥进行加解密运算的密码算法，其首次被提出是在1970年左右。在早期的研究中，主要是针对于DES进行探索。到90年代，有学者提出了差分密码分析和线性密码分析，接着学者们又提出了IDEA、SHARK、SQUARE等密码算法。到2003年有专家提出了矩阵攻击，该方法主要是运用差分分析的性质来实现。在2005年，有研究者发表了一篇关于把矩阵攻击和相关密钥攻击相结合的文章，该方法在一定程度上降低了计算的复杂度。2007年有位专家发表了一篇关于密钥差分攻击的文章，其主要思想是把差分分析和相关的密钥攻击相结合。近几年来也发表了很多关于把不同攻击方法联合起来使用的攻击方法的文章。 密码的安全性分析对于密码学的研究来说非常的重要，已经成为当前的研究热点，其在安全性分析方面主要包括差分分析和线性分析。 2.1.1 差分分析

蚁群算法研究综述

蚁群算法综述 控制理论与控制工程09104046 吕坤一、蚁群算法的研究背景 蚂蚁是一种最古老的社会性昆虫，数以百万亿计的蚂蚁几乎占据了地球上每一片适于居住的土地，它们的个体结构和行为虽然很简单，但由这些个体所构成的蚁群却表现出高度结构化的社会组织，作为这种组织的结果表现出它们所构成的群体能完成远远超越其单只蚂蚁能力的复杂任务。就是他们这看似简单，其实有着高度协调、分工、合作的行为，打开了仿生优化领域的新局面。 从蚁群群体寻找最短路径觅食行为受到启发，根据模拟蚂蚁的觅食、任务分配和构造墓地等群体智能行为，意大利学者M.Dorigo等人1991年提出了一种模拟自然界蚁群行为的模拟进化算法——人工蚁群算法，简称蚁群算法(Ant Colony Algorithm,ACA)。 二、蚁群算法的研究发展现状 国内对蚁群算法的研究直到上世纪末才拉开序幕，目前国内学者对蚁群算法的研究主要是集中在算法的改进和应用上。吴庆洪和张纪会等通过向基本蚁群算法中引入变异机制，充分利用2-交换法简洁高效的特点，提出了具有变异特征的蚊群算法。吴斌和史忠植首先在蚊群算法的基础上提出了相遇算法，提高了蚂蚁一次周游的质量，然后将相遇算法与采用并行策略的分段算法相结合。提出一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法。王颖和谢剑英通过自适应的改变算法的挥发度等系数，提出一种自适应的蚁群算法以克服陷于局部最小的缺点。覃刚力和杨家本根据人工蚂蚁所获得的解的情况，动态地调整路径上的信息素，提出了自适应调整信息素的蚁群算法。熊伟清和余舜杰等从改进蚂蚁路径的选择策略以及全局修正蚁群信息量入手，引入变异保持种群多样性，引入蚁群分工的思想，构成一种具有分工的自适应蚁群算法。张徐亮、张晋斌和庄昌文等将协同机制引入基本蚁群算法中，分别构成了一种基于协同学习机制的蚁群算法和一种基于协同学习机制的增强蚊群算法。 随着人们对蚁群算法研究的不断深入，近年来M.Dorigo等人提出了蚁群优化元启发式(Ant-Colony optimization Meta Heuristic，简称ACO-MA)这一求解复杂问题的通用框架。ACO-MH为蚁群算法的理论研究和算法设计提供了技术上的保障。在蚁群优化的收敛性方面，W.J.Gutjahr做了开创性的工作，提出了基于图的蚂蚁系统元启发式(Graph-Based Ant System Metaheuristic)这一通用的蚁群优化 的模型，该模型在一定的条件下能以任意接近l的概率收敛到最优解。T.StBtzle 和M.Dorigo对一类ACO算法的收敛性进行了证明，其结论可以直接用到两类实验上，证明是最成功的蚁群算法——MMAs和ACS。N.Meuleau和M.Dorigo研究了

电子密码锁的设计开题报告

电子密码锁的设计开题 报告 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

科学技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题目：电子密码锁的设计 学科部：信息学科部 专业：电子信息工程 班级： 084电子 学号： 姓名：唐启 指导教师：胡斐 填表日期： 2011 年 11 月 21 日 一、选题的依据及意义： 单片机，亦称单片机微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口I/O等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟大，微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么纵观我们生活在各个领域，我们的生活中都离不开单片机。以前没有单片机时这些东西做，但是只能使用复杂模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本不高并且由于长期使用，元器件会不断老化，控制的精度自然达不到标准。单片机产生后，我们就将这些变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这些产品体积小，成本低，长期使用不会担心精度达不到了，而且容易升级改善。 电子密码锁可以在日常生活和现代办公来完成，住宅与办公室的安全防范，单位的文件档案财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性。目前使用的密码锁种类多，各具特色 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；

人工蜂群算法的应用

人工蜂群算法的应用 【摘要】人工蜂群算法（ABC）是建立在蜜蜂自组织型和群体智能基础上的一种非数值优化计算方法。自1995年提出蜂群算法后，该算法引起了学者们的极大关注，并已在组合优化、网络路由、函数优化、机器人路径规划等领域获得了广泛应用。本文首先介绍了蜂群算法的研究背景、基本原理、要素构成、算法流程和优缺点，然后，介绍蜂群算法在实际中的应用，并且最后用Matlab 实现人工蜂群算法对Griewank函数的优化，最后，本文对蜂群算法领域存在的问题进行了总结，并提出了未来蜂群算法的研究方向。 【关键词】人工蜂群算法；函数优化；Matlab；研究方向 一、研究背景 群体智能（SwarmIntelligence）是指具有简单智能的个体通过相互协作和组织表现出群体智能行为的特性，具有天然的分布式和自组织特征，在没有集中控制且不提供全局模型的前提下表现出了明显的优势。虽然目前针对群体智能的研究还处于初级阶段，且存在许多困难，但群体智能的研究代表了计算机研究发展的一个重要方向。2005年Karaboga成功地将蜜蜂采蜜原理应用于函数的数值优化，并提出比较系统的人工蜂群算法（ArtificialBeeColonyAlgorithm，简称ABC算法）。目前，关于ABC算法研究与应用还处于初级阶段，但由于其控制参数少、易于实现、计算简洁、鲁棒性强等特点，已成为群体智能领域的研究热点之一，被越来越多的学者所关注。 二、基本原理 自然界中的蜂群总是能自如发现优良蜜源（或花粉）。Von Frisch研究揭示蜜蜂以跳舞的方式来传达蜜源的信息。采集到花粉的蜜蜂，返回后在蜂巢上翩然起舞；蜜蜂沿直线爬行，然后再转向左这一种舞蹈，其动线呈“8”字形，并摇摆其腹部，舞蹈的中轴线与地心引力的夹角正好表示蜜源的方向和太阳的夹角。这种舞被称为“摇摆舞”，蜂群实现采蜜的集体智能行为包含3个基本

基于蚁群算法的TSP问题研究

南京航空航天大学金城学院毕业设计（论文）开题报告 题目基于蚁群算法的TSP问题研究 系部XXXX系 专业XXXX 学生姓名XXXX学号XXXX 指导教师XXXX职称讲师 毕设地点XXXX 年月日

填写要求 1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。 2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。 3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。 4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。

1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述： 1.1蚁群算法的发展和应用 在计算机自动控制领域中,控制和优化始终是两个重要问题。使用计算机进行控制和优化本质上都表现为对信息的某种处理。随着问题规模的日益庞大,特性上的非线性及不确定性等使得难以建立精确的“数学模型”。人们从生命科学和仿生学中受到启发,提出了许多智能优化方法,为解决复杂优化问题(NP-hard问题)提供了新途径。 蚁群算法(Ant Colony Algorithm,ACA)是Dorigo M等人于1991年提出的。 经观察发现,蚂蚁个体之间是通过一种称之为信息素的物质进行信息传递的。在运动过程中,蚂蚁能够在它所经过的路径上留下该种信息素,而且能够感知信息素的浓度,并以此指导自己的运动方向。蚁群的集体行为表现出一种信息正反馈现象:某一路径上走过的蚂蚁越多,则后来者选择该路径的概率就越大。蚂蚁个体之间就是通过这种信息的交流达到搜索食物的目的。它充分利用了生物蚁群通过个体间简单的信息传递，搜索从蚁巢至食物间最短路径的集体寻优特征，以及该过程与旅行商问题求解之间的相似性。同时，该算法还被用于求解二次指派问题以及多维背包问题等，显示了其适用于组合优化问题求解的优越特征。 蚁群算法应用于静态组合优化问题,其典型代表有旅行商问题(TSP)、二次分配问题(QAP)、车间调度问题、车辆路径问题等。在动态优化问题中的应用主要集中在通讯网络方面。这主要是由于网络优化问题的特殊性,如分布计算,随机动态性,以及异步的网络状态更新等。例如将蚁群算法应用于QOS组播路由问题上,就得到了优于模拟退火(SA)和遗传算法(GA)的效果。蚁群优化算法最初用于解决TSP 问题，经过多年的发展，已经陆续渗透到其他领域中，如图着色问题、大规模集成电路设计、通讯网络中的路由问题以及负载平衡问题、车辆调度问题等。蚁群算法在若干领域获得成功的应用，其中最成功的是在组合优化问题中的应用。 1.2蚁群算法求解TSP问题 （1）TSP问题的描述 TSP问题的简单形象描述是:给定n个城市,有一个旅行商从某一城市出发,访问各城市一次且仅有一次后再回到原出发城市,要求找出一条最短的巡回路径。 （2）TSP问题的理论意义 该问题是作为所有组合优化问题的范例而存在的。它已经成为并将继续成为测

公钥密码技术讲义

公钥密码技术讲义 1.问题的引入 1.1攻击类型 根据攻击的不同方式，攻击被分为被动攻击和主动攻击。 图表1消息的正常传送 被动攻击 获得正在传送的信息。其特点是：偷听或监视传送。攻击的手段是：泄露消息内容和通信量分析。（绘图说明） 主动攻击 主动攻击主要涉及到数据流的修改或创建错误流。攻击手段是：伪装、重放、修改消息和拒绝服务。 1.2安全服务 (简要说明) A.XX性 B.验证（鉴别） C.完整性 D.不可抵赖性（不可否认性） E.访问控制 F.可用性

1.3常规加密的缺陷 尽管对称密码技术有一些很好的特性，但它也存在着明显的缺陷，主要在于其密钥的管理： A.进行安全通信前需要以安全方式进行密钥交换。这一步骤，在某种情况下是可行的， 但在某些情况下会非常困难，甚至无法实现。 B.密钥规模复杂。举例来说，A与B两人之间的密钥必须不同于A和C两人之间的密钥， 否则给B的消息的安全性就会受到威胁。在有1000个用户的团体中，A需要保持至少999个密钥（更确切的说是1000个，如果她需要留一个密钥给他自己加密数据）。对于该团体中的其它用户，此种情况同样存在。这样，这个团体一共需要将近50万个不同的密钥！推而广之，n个用户的团体需要n2/2个不同的密钥。 2.公钥密码技术 2.1基本概念 应用两个不同的密钥：一个是公开的，一个是秘密的。从公开密钥(以下简称为公钥)很难推断出私人密钥(以下简称为私钥)。持有公钥的任何人都可以加密消息，但却无法解密。只有持有私钥的人才能够解密。 2.2加密/解密基本步骤 图表2加密/解密基本步骤 一般的情况下，网络中的用户约定一个共同的公开密钥密码系统，每个用户都有自己的公钥和私钥，并且所有的公钥都保存在某个公开的数据库中，任何用户都可以访问此数据库。这样加密协议如下： A.Alice从公开数据库中取出Bob的公开密钥。 B.Alice用Bob的公开密钥加密她的消息，然后传送给Bob。 C.Bob用他的私钥解密Alice的消息。

电子密码锁的设计开题报告

科学技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题目：电子密码锁的设计 学科部：信息学科部 专业：电子信息工程 班级： 084电子 学号： 姓名：唐启 指导教师：胡斐 填表日期： 2011 年 11 月 21 日 一、选题的依据及意义： 单片机，亦称单片机微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口I/O等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟大，微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们生活在各个领域，我们的生活中都离不开单片机。以前没有单片机时这些东西做，但是只能使用复杂模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本不高并且由于长期使用，元器件会不断老化，控制的精度自然达不到标准。单片机产生后，我们就将这些变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这些产品体积小，成本低，长期使用不会担心精度达不到了，而且容易升级改善。 电子密码锁可以在日常生活和现代办公来完成，住宅与办公室的安全防范，单位的文件档案财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性。目前使用的密码锁种类多，各具特色 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：

在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。 三、本课题研究内容： 本次设计就是通过单片机为主控电路，通过电路仿真而实现。首先使Professional 软件进行绘制硬件电路图，用keil软件进行编程与调试，最终生成hex文件，传入单片机内部，从而实现仿真效果。此次设计的电子密码锁能够实现自行修改和设定密码，密码按错报警功能。 四、本课题研究方案： 方案一：利用数字逻辑电路，运用各种门电路，计数器，触发器，锁存器，编码器，译码器等数字逻辑作实现电子控制。从而实现想要设计的电子密码锁功能。此方法设计简单，但硬件电路比较多，操作起来比较复杂。 方案二：利用 FPGA 设计电子密码锁，其成本低，设计方便（有相应的开发板），现有资源充足，实现比较容易，更利于系统的维护改进和升

公钥密码系统及RSA公钥算法

公钥密码系统及RSA公钥算法 摘要： 本文简单介绍了公开密钥密码系统的思想和特点，并具体介绍了RSA算法的理论基础，工作原理和具体实现过程，并通过一个简单例子说明了该算法是如何实现。在本文的最后，概括说明了RSA算法目前存在的一些缺点和解决方法。 关键词：公钥密码体制，公钥，私钥， RSA 中图分类号：TP309.7 §1引言 随着计算机联网的逐步实现，Internet前景越来越美好，全球经济发展正在进入信息经济时代，知识经济初见端倪。计算机信息的保密问题显得越来越重要，无论是个人信息通信还是电子商务发展，都迫切需要保证Internet网上信息传输的安全，需要保证信息安全。信息安全技术是一门综合学科，它涉及信息论、计算机科学和密码学等多方面知识，它的主要任务是研究计算机系统和通信网络内信息的保护方法以实现系统内信息的安全、保密、真实和完整。其中，信息安全的核心是密码技术。密码技术是集数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身的交叉学科。它不仅能够保证机密性信息的加密，而且能够实现数字签名、身份验证、系统安全等功能。是现代化发展的重要科学之一。本文将对公钥密码系统及该系统中目前最广泛流行的RSA 算法做一些简单介绍。 §2公钥密码系统 要说明公钥密码系统，首先来了解一下不同的加密算法：目前的加密算法按密钥方式可分为单钥密码算法和公钥密码算法。 2.1. 单钥密码 又称对称式密码，是一种比较传统的加密方式，其加密运算、解密运算使用的是同样的密钥，信息的发送者和信息的接收者在进行信息的传输与处理时，必须共同持有该密码（称为对称密码）。因此，通信双方都必须获得这把钥匙，并保持钥匙的秘密。 单钥密码系统的安全性依赖于以下两个因素：第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基于密文本身去解密信息在实践上是不可能的；第二，加密方法的安全性依赖于密钥的秘密性，而不是算法的秘密性，因此，我们没有必要确保算法的秘密性（事实上，现实中使用的很多单钥密码系统的算法都是公开的），但是我们一定要保证密钥的秘密性。 从单钥密码的这些特点我们容易看出它的主要问题有两点：第一，密钥量问题。在单钥密码系统中，每一对通信者就需要一对密钥，当用户增加时，必然会带来密钥量的成倍增长，因此在网络通信中，大量密钥的产生﹑存放和分配将是一个难以解决的问题。第二，密钥分发问题。单钥密码系统中，加密的安全性完

基于单片机设计的电子密码锁开题报告

基于单片机的电子密码锁设计 一、题目背景和意义 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优势在于传统的机械开关之出在于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等受到了广大用户的亲呢。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。 在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。本设计采用单片机S51作为单片机的核心单元，设计了一款具有本机开锁和报警功能的电子密码锁。即简单又适用。 二、文献综述 在设计系统中主要由单片机系统、矩阵键盘、液晶显示、密码存储和报警系统组成。设置开锁密码，利用软件与硬件结合的方法来实现。系统能完成本机开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有调电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 1) 开锁机构 通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。其原理如图2－1所示：

1-1密码锁开锁示意图 当用户输入的密码正确而且是在规定的时间（普通用户要求在2分内输入正确的密码，管理员要求在1分输入正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。 2）电子密码锁发展趋势 电子防盗锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子防盗锁以及它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子防盗锁“软、硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能，根据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和