能量匮乏物联网传感系统安全加密关键技术研究

Research on key security encryption technologies for energy-deprived Internet of Things sensor systems
王杨1,2
石鑫1
杨怀宇1
巫林娜1
董秀英1
张翀1
1. 西南石油大学 计算机与软件学院, 成都 610500
2. 绵阳师范学院, 绵阳 四川 621000

摘要

针对低功耗传感器网络在物联网(Internet of Things,IoT)应用中面临的数据安全挑战及资源受限问题,深入研究了椭圆曲线加密(Elliptic Curve Cryptography,ECC)算法的优化与应用,以端侧计算轻量化、网络级密钥协同和验证过程自适应优化为统一技术主线,提出一种面向低功耗物联网的模块化安全加密方案。该方案以低能耗约束下的安全强度最大化为核心目标,构建了由三个协同安全模块组成的技术体系。首先,在端侧加密层面,针对节点计算资源受限的问题,提出一种优化参数生成的轻量化 ECC 算法,并引入能量扰动随机化机制与可验证加密结构,以显著降低端侧运算负载。其次,在网络级密钥管理层面,针对动态拓扑环境下的密钥管理难题,建立分层密钥管理体系,通过分布式密钥生成与多级派生策略,提升密钥更新的实时性与系统容错能力。最后,在通信验证层面,针对安全验证过程能耗较高的问题,设计能量高效的弹性验证算法,自适应调整多级安全校验强度,实现安全性与能效之间的动态权衡。实验结果表明,所提方案在保证安全强度的前提下,降低了端侧计算负载,提升了系统可扩展性与容错性,为物联网安全领域提供了一种兼顾轻量化、安全性与实时性的可行解决方案。

基金项目

国家科技重大专项(2025ZD1402100)
国家自然科学基金重点项目(U21A20462)
四川省科技厅重大专项(2023YFG0129)
国家工信部2023年产业技术基础平台项目(23ZB0717/01)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0535
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2026年第43卷 第9期

发布历史

[2026-05-29] 优先出版

引用本文

王杨, 石鑫, 杨怀宇, 等. 能量匮乏物联网传感系统安全加密关键技术研究 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (9). (2026-06-02). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0535. (Wang Yang, Shi Xin, Yang Huaiyu, et al. Research on key security encryption technologies for energy-deprived Internet of Things sensor systems [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (9). (2026-06-02). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0535. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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