[發明專利]一種抗量子計算攻擊的無人機區塊鏈管控策略

在審

• 申請號: 201710322255.3
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107094148A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 黃可;張小松;夏琦;陳瑞東;劉小壘
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L9/32;H04L9/08
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 李春芳

技術領域

本發明涉及無人機信息安全技術領域，具體涉及一種抗量子計算攻擊的無人機區塊鏈管控策略。

背景技術

無人機在智能城市建設、針對重大災害的行動中具有明顯優勢，具有不可替代的作用。但隨之而來的一個突出問題是：無人機的無節制飛行，擾亂了空域秩序，為正常民用航班和其他相關工作帶來巨大威脅。與此同時，隨著國際恐怖主義形勢的加劇，空難事件的頻發，針對無人機的航空管控迫在眉睫。特別是考慮到當前“量子計算機”問世，傳統的公鑰密碼體制的崩塌，有可能讓掌握高科技犯罪能力的“恐怖分子”將遠程遙控的無人機作為“目標”或“工具”，用以實施破壞活動。

當前，我國對無人機的管控處于“一管就死”、“一放就亂”的尷尬境地，這究其原因是：(1)當前空域管控體制落后；(2)飛行指揮不統一；(3)管控手段僵硬等等。總的來說，我們缺乏一套安全、透明和高效的體制來管控無人機的飛行。同時，我們又需要靈活的考慮無人機及相關產業的發展，在不影響空域安全的前提下，安全和高效的管控其飛行活動。

為了解決上述問題，我們綜合考慮采用區塊鏈技術、基于格的公鑰密碼體制等技術來實現一種抗量子計算攻擊的無人機區塊鏈管控策略。其中，基于格的公鑰密碼體制是抵抗量子計算機的典型方法，而區塊鏈是當前受到廣泛發關注和高度重視的技，它是用于實現全民共識、共治和共享的新型基礎設施。

發明內容

針對上述現有技術，本發明目的在于提供一種抗量子計算攻擊的無人機區塊鏈管控策略，解決現有技術由于信息加密方式、信息加密范圍和數據存儲結構的局限性導致的無人機管控低效、僵化且不適合集群無人機作業以及導致的數據泄漏風險等技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種抗量子計算攻擊的無人機區塊鏈管控策略，包括以下步驟：

步驟1、由用戶節點向無人機節點發送格加密的飛行指令，接著由無人機節點解密飛行指令、根據解密后飛行指令產生飛行信息并將飛行信息發送給飛控節點；

步驟2、由飛控節點對飛行信息進行檢驗，檢驗完成后再由飛控節點通過區塊鏈記錄關于無人機節點處無人機的飛行信息。

上述方法中，所述的步驟2，還包括同時由無人機節點周期性地返回狀態信息至飛控節點，由飛控節點結合飛行信息和狀態信息在區塊鏈上對無人機的飛行進行記錄和監督。

上述方法中，所述的步驟1，在由用戶節點向無人機節點發送格加密的飛行指令之前還包括進行初始化操作，進行初始化操作為對用戶節點、無人機節點和飛控節點頒發各自的公鑰和私鑰，獲得該三類節點各自的公開參數。

上述方法中，所述的步驟1，包括以下步驟：

步驟1.1、由用戶節點將關聯的無人機節點公鑰地址、預計飛行時間、預計飛行高度和預計飛行范圍作為飛行指令，并將關聯的無人機型號、無人機節點的公鑰地址、調整后的飛行高度和調整后的飛行方向作為操作指令；

步驟1.2、由用戶節點結合無人機節點的公鑰對飛行指令和操作指令進行基于格的公鑰加密算法加密，對應兩類指令分別獲得各自的密文；

步驟1.3、由無人機節點使用其私鑰分別對密文解密，獲得飛行指令和操作指令；

步驟1.4、根據解密后飛行指令產生飛行信息并將飛行信息發送給飛控節點。

上述方法中，所述的步驟1.4，包括以下步驟：

步驟1.4.1、由無人機節點解密后飛行指令，生成飛行路線、預計飛行時間和預計飛行高度并作為飛行信息，同時將實時的飛行狀態、位置信息、時間、飛行高度、飛行方向和飛行信息的哈希值作為狀態信息，計算出飛行信息和狀態信息各自的哈希值；

步驟1.4.2、使用無人機節點的私鑰分別對哈希值進行基于格的簽名算法簽名，再將哈希值簽名后的飛行信息和狀態信息發送至飛控節點。

上述方法中，所述的進行基于格的簽名算法簽名，為進行基于格的安全短簽名一般性構造方法的簽名。

上述方法中，所述的步驟2，包括以下步驟：

步驟2.1、由飛控節點在區塊鏈上結合飛行信息的哈希值檢索是否已經存在相同的飛行信息；

步驟2.2.1、若存在，則由飛控節點按照區塊鏈上區塊中記錄的飛行信息，監督無人機節點處無人機執行飛行計劃狀態；

步驟2.2.2、若不存在，則由飛控節點在區塊鏈上按照時間順序建立新的區塊并將飛行信息的哈希值寫入該新區塊內，再開始監督無人機節點處無人機執行飛行計劃狀態。