125
第7期
姜晶，等：基于MD5算法的物联网传输模块设计
的当前状态信息，传输被请求数据给征订者。通过上述
4个过程，实现了模块的主要功能，即对外部环境数据收
|jlfj+ti)《《s)；
HH(n，b，c，d，尬，s，ti)表示Ⅱ=6+(o+(H(b，c，d)-4-
肘，+ti)《《s)；
II(口，b，c，d，Mi，s，ti)表示o=6+(n+(，(b，c，d)+尬+
“)《《s)。
发，并将动态采集的数据打包成标准数据进行发送。
2软件设计
软件设计主要包括初始化、A／D转换、数据处理、打
包加密、以太网驱动以及数据传输等模块。其中，数据
帧的打包封装，以及数据的加密处理在传输过程中尤为
重要。是保证网络信息安全传输的最主要手段之一。
因此，设计采用MD5算法对TCP／IP传输协议的数据进
行加密处理。
主循环共4四轮，每轮中唯一一个函数进行16步操
作，共64步，文献[4]详细介绍了4轮操作的具体算法。操
作完成后，在A，B，C，D变量上分别加上o，b，c，d。然后用
下一分组数据继续运行算法，最后输出的是A，B，C和D的
级联。其逻辑图如图2所示。
2．1
MD5加密算法
MD5是一种迭代型强加密单向散列函数。输入2个
不同的明文不会得到相同的输出值；根据输出值，不能得到
原始的明文，即其过程不可逆。因此，要解密MD5没有现
成的算法，只能用穷举法，将可能出现的明文，用MD5算法
散列之后，将得到的散列值和原始的数据形成一对一的映
射表，通过比对表中的散列值，找出与之相匹配的原始明
文旧。。其长度取决于所采用，MD5以512位分组来处理输
入信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了
图2 MD5算法逻辑图
一系列的处理后，算法的输出由4个32位分组组成，将这
4个32位分组级联后将生成一个128位散列值，分别为：
A=0x01234567，B=0x89abcdef，C=0xfedcba98，D=
本文利用MD5算法对上传信息进行校验处理，如果信
息被篡改，其加密结果也将发生剧烈变化。设计时将传输
的每一帧数据以MD5值的方式保存，即检查两个字节数组
经过同一个算法后，结果是否一致：如果源一致，则结果必
定一致，但如果任何一个字节不一致，其结果就相差很远。
0x76543210，将这4个链接变量复制到另外4个变量中：
A到o，B到b，C到c，D到d‘4o。第1轮循环包括16次操
作，每次操作对o，b，c和d中的3个变量作1次非线性函
数运算，然后将所得结果加上第4个变量、信息的1个子
分组和1个常数。将所得结果向左循环移位一个随机的
数位，并加上o，b，c或d中的一个变量。最后该结果存入
Ⅱ，b，c或d之一变量中。以下为每次操作中用到的4个非
线性函数
进行数据传递时，将传输秘钥计算成值，然后再和系统中保
存的值进行比较，而传输过程中数据自身的值并没有进行
传递，从而保证了数据的安全传输。
2．2数据结构针设计
TCP／IP协议族共分4层，按照层次由上到下，层层包
装。第3层是网络层，IP协议就在这里，负责向数据添加
IP地址和其他数据以确定传输目标。第4层是数据链路
层，该层为待传送的数据加人一个以太网协议并进行校验
编码，为最终的数据传输做准备。数据链路层的最底层是
硬件层，负责网络的传输，该层定义网线的制式。读取数据
时，发送协议的主机从上至下将数据按照协议封装，而接收
数据的主机则按照协议解开数据包，最终获取需要的数
据。5 o。
F(X，Y，Z)=(X&Y)l((～x)&z)
G(X，Y，Z)=(X&Z)l(y&(～z))
H(x，l，，Z)=x“Y6Z
，(x，y，Z)=y“(xl(一z))
函数F，G，H，，设计：如果x，y和z对应位是独立和均
匀的，F(x，y，z)，G(x，y，z)，H(x，y，z)，，(x，l，，z)的
每l位也应是独立和均匀的。函数，按逐位方式操作：如
果x，那么y，否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。设M，表
示信息的第j个子分组(0 j 15)，《《s表示循环左移s
为了符合物联网通信规则，采用符合TCP／IP协议建
立架构相关接口标准，将接口信息严格按照图3所示的协
议报文结构进行定义，并将其固化到物联网传输模块中，
统一分配唯一的标记属性，从而保证了应答的唯一性和有
效性。
sin
i
位，常数ti一般取232× I
则4种操作为：
I的整数部分，1 i 64，md。
FF(Ⅱ，b，c，d，M，，s，ti)表示o=6+(o+(F(b，c，d)+
Mi+ti)《《s)；
协议报文的结构对于TCP／IP协议栈文件与协议主要
文件的对应关系。6o，如图4所示。
GG(o，b，c，d，M，，5，ti)表示Ⅱ=6+(tl,+(G(b，c，d)+
万方数据
全部评论(0)