窄带物联网是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网无线通信技术,在政府推动和各行各业同步发展等因素的作用下,窄带物联网的应用发展逐渐扩大。在窄带物联网应用中,终端节点因计算能力较低、存储资源较小、能量有限而对诸如加密算法、密钥管理协议等安全机制要求较高。除此以外,通信内容较为单一、数据长度有限、业务通信流程异于原有物联网业务。这使得原有的相关安全机制还需在窄带物联网应用环境下进行适应性研究。因此,本文从窄带物联网在应用环境下的安全问题入手,结合窄带物联网的应用特点,对窄带物联网在应用环境下相关安全机制进行研究。(1)根据窄带物联网终端对加密算法的特殊需求,本文提出了一种基于AES与混沌序列的轻量级加密算法,给出了窄带物联网加密模型,将加密算法和窄带物联网终端相融合。通过理论分析和实验结果表明本文加密算法与已有相关方案比较,具有较高的安全性与运行效率,适用于计算能力弱且存储资源受限的窄带物联网终端节点。(2)针对基于AES与混沌序列的轻量级加密算法,本文设计了一套动态预分配密钥管理协议。该协议可为终端节点与服务器之间的共享密钥提供安全保障。实验结果表明本协议在计算开销和存储开销方面具有优势。(3)本文在实验室已有的窄带物联网硬件平台上,设计了窄带物联网终端软件和服务器的侦听软件,实现了对加密算法、密钥管理协议以及窄带物联网基本数据通信功能的封装。同时,本文利用该系统验证了加密算法和密钥管理协议在窄带物联网终端节点上的实际性能和资源占用情况。测试结果表明,加密算法实际性能较高且占用的资源较少,可以作为窄带物联网终端的加密算法,密钥管理协议的实际性能和资源占用情况与其它协议相比具有一定的优势。