陈帅，束仁义，郑晓东

（1.淮南师范学院 电气信息工程学院,安徽 淮南 232038；2.安徽大学 电气信息工程学院，安徽 合肥 230039）

1 引言

无线传感器网络数据率低，监测少量字节的数据，如果采用多字节分组包加解密，必然会引入冗余字节数据。为了达到编码的最大有效利用率，可以采用单个字节的分组数据包进行处理，从而可以做到不引入冗余数据。用于WSN加密的算法有RC、AES、SKIPJACK 等[1-3]。 DES[4]是在 56bit密钥控制下对64bit的数据进行加解密的分组密码算法。AES[5]采用了Rijndael算法，具有128比特的分组长度，三种可选的密钥长度：128比特、192比特、256比特。DES算法和AES对于只需要8bit比特信息的传输引起多余冗余字节。文献[6-7]对于WSN的单字节分组保密通信，提出了Feistel结构的密码编解码。

2 SP结构的基本操作

SP 结构是以移位（Shifter）和置换（Permutation）操作进行的处理结构。

2.1 移位

移位可以改变数据的位置，但数据的相邻关系不变。为保持移位后数据位的不损失，这里的移位操作指循环移位，包括循环右移位和循环左移位。设：另设密钥为K，移位操作为S（K1），移位后为B，则：

其中S(K1)为0-1矩阵,由单位阵E进行行向量移位变换得。例如K1=1有：

则循环左移一位的操作为：

则循环右移二位：

由于是循环移位，所以有：

2.2 置换

置换是数据的位置和相邻关系都要改变。若A、C分别为置换前后的数据矩阵，P为置换操作矩阵，K2为密钥，则置换过程表示为：

对P的要求是：

（1）P是由1和0组成的矩阵，是由以下8个向量a1～a8构成的矩阵：

（2）P 的秩为 8，即：

（c）P的n(n为整数)次幂矩阵仍然是由1和0组成的矩阵，且n次幂矩阵的秩也为8: