[發明專利]一種無線傳感器網絡中加速vBNN?IBS認證方法

在審

• 申請號: 201710338689.2
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107171803A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 秦丹陽;張巖;馬靜雅;楊松祥;紀萍;丁群
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡節點認證技術領域，具體涉及無線傳感器網絡中加速的vBNN-IBS認證機制。

背景技術

無線傳感器網絡是一種大規模的分布式網絡，節點的布設方式多種多樣，部署后的拓撲結構也時常發生變化。節點自身有限的計算能力和能量資源受限使得無線傳感器網絡與普通網絡相比更易受到各種攻擊的侵害，其安全解決方案必須兼顧安全性和系統性能等因素。節點認證是無線傳感器網絡中安全的重要組成部分，是安全路由協議和密鑰管理協議等實現的基礎。

由于自身的限制和任務的多功能性，現代無線傳感器網絡需要特殊的高程度的安全性。類似于μTESLA的基于對稱加密的機制由于其能量效率高被廣泛的使用，其在設計的過程中解決了共享密鑰問題、密鑰生成算法的單向性問題、密鑰發布包丟失的問題、密鑰公布延遲問題等。但由于其認證期間存在時間拖延，容易受到DoS(Denial of Service)攻擊的影響，即惡意節點廣播錯誤數據包，節點會將這些數據包保存起來等待密鑰分布后進行驗證，這樣將可能耗盡節點資源。

公鑰加密機制(PKC)在廣播認證上具有對稱加密不具備的一些優勢。比如不需要通信雙方共享通用的密鑰，即使公鑰在傳遞或發布的過程中被獲取，入侵者沒有與公鑰相配對的私鑰也獲取不到任何有用的信息。公鑰加密機制具有良好的可擴展性，密鑰分配簡單且易于管理。但是其加密算法復雜，加密和解密的速度都比較慢，至此在廣播認證中導致了較高的能量消耗和認證時間拖延。現有的加速ECDSA簽名機制提出了一種快速認證機制。其是節點隨機地將簽名的部分結果發送給其鄰居節點，鄰居節點利用其收到的計算結果來完成快速認證。但是對于無線傳感器網絡來說，這種數字簽名機制在計算上的消耗仍然很大。

因此在充分考慮無線網絡攻擊方法和無線傳感器網絡自身特點的基礎上，一個快速的節能的簽名機制需要在無線傳感器網絡中被設計。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有無線傳感器網絡環境下的公共密鑰加密體制節點認證速度慢，消耗較大能量的問題，而提出一種無線傳感器網絡中加速vBNN-IBS(variant of Bellare Namprempre Neven Identity-Based Signature)認證方法。

一種無線傳感器網絡中加速vBNN-IBS認證方法包括以下步驟：

步驟一：對用戶進行密鑰提取，得到用戶的私鑰；

步驟一一、在Z_p中選擇一個隨機數r，計算R＝rP；Z_p是由0到p-1的正整數組成的域，P為定義在F_q上的橢圓曲線E中的一個點，F_q為有限域，其中q是一個相當大的素數，橢圓曲線E為：y²＝x³+ax+b，a和b都在域F_q中，p為大于3的素數；

步驟一二、利用系統私鑰x計算s＝r+cx，其中c＝H₁(ID_u||R)，ID_u是由0和1構成的用戶的身份標識，H₁是哈希加密函數{0,1}×G^*；其中{0,1}指的是含有0和1的字符串；G是由點P的加運算組成的群；G^*代表群中去掉0元素；×代表二維；

步驟一三、得出由PKG產生的對P_ria＝(R,s)為用戶的私鑰，并傳送給用戶，其中P_ria是由PKG產生的用戶的私鑰；所述PKG為私鑰產生器。

步驟二：采用步驟一得到的用戶的私鑰，產生用戶的簽名；

步驟二一、在Z_p中選擇一個隨機數y，計算Y＝yP；

步驟二二、計算h＝H₂(ID_u,m,R,Y)和z＝y+hs；其中m是用戶攜帶的信息，H₂是哈希加密函數{0,1}^*；{0,1}^*是指由多個0和1的組成的字符串作為輸入；

步驟二三、得出(R,h,z)為用戶在攜帶信息m時的簽名。

步驟三：對步驟二產生的用戶的簽名進行驗證。