【摘 要】
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微控制单元MCU是物联网IoT的基础和核心,据360 Research Reports报告2022年MCU市场规模达到26.67亿美元。在大规模的物联网应用下,MCU广泛应用于智能家居、医疗器械和工业控制等关键领域,使得嵌入式系统中的MCU的安全性和抗攻击能力成为了研究者的关注重点。另一方面,物联网规模庞大且网络异构,衍生出许多不同特点的协议,面临安全威胁各有不同,增大了保障物联网安全的难度。因此
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微控制单元MCU是物联网IoT的基础和核心,据360 Research Reports报告2022年MCU市场规模达到26.67亿美元。在大规模的物联网应用下,MCU广泛应用于智能家居、医疗器械和工业控制等关键领域,使得嵌入式系统中的MCU的安全性和抗攻击能力成为了研究者的关注重点。另一方面,物联网规模庞大且网络异构,衍生出许多不同特点的协议,面临安全威胁各有不同,增大了保障物联网安全的难度。因此为解决这两方面问题,本文对MCU下的密码算法进行改进,并基于ECC算法对无线组网协议Mesh Network进行了安全性研究和改进。对于资源受限的物联网终端设备,常规的网络安全方法如SSL,第三方X.509密钥证书等方法难以应用。本文使用DREAD威胁建模方法评估了MCU场景下无线组网的安全威胁模型和相应安全技术。基于安全威胁模型,实现了椭圆曲线加密算法和SM2算法在32位MCU的体系化研究,包含MCU下的优化设计、性能验证、抗攻击技术和可移植性,实现适用于32位MCU的功耗覆盖系统（PCCS）抗攻击技术验证。实验结果表明,功耗覆盖系统有效降低了系统的功耗波动,增大了功耗分析的难度。针对Wi-Fi Mesh中WPA2-PSK四次握手中明文传输导致字典爆破的问题,分析并改进了WPA2-PSK的安全隐患,提出了基于国密SM2数字签名算法的入网认证方案,通过在节点中预置密钥,实现了基于国密数字签名的无线组网的节点入网认证功能,并使用未授权设备入侵,验证了Wi-Fi Mesh改进后的安全性。实验表明,改进后的Wi-Fi Mesh协议,在没有开销增加情况下,避免了原WPA2-PSK协议存在的安全漏洞。
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