[發(fā)明專利]一種基于RSA的Zigbee安全通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810141822.X
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108173641B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳鋒;黃愉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/30;H04L9/08;H04L9/06;H04W12/041;H04W12/069
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，Zigbee網(wǎng)絡包括信任中心、中心結(jié)點和終端結(jié)點，信任中心向各個中心結(jié)點提供證書和公私鑰，中心結(jié)點用于將公鑰廣播至終端結(jié)點以及使用私鑰加密證書，各終端結(jié)點基于公鑰驗證中心結(jié)點的合法性；其特征在于：Zigbee安全通信方法包括如下步驟：

S1，中心結(jié)點向信任中心請求證書和公私鑰；

S2，信任中心返回證書和公私鑰給中心結(jié)點；

S3，中心結(jié)點獲取證書并驗證證書，當證書認證成功，中心結(jié)點向所有的終端結(jié)點廣播公鑰；

S4，各終端結(jié)點向中心結(jié)點申請入網(wǎng)，中心結(jié)點利用私鑰加密證書，并將私鑰加密的證書發(fā)送到終端結(jié)點；

S5，終端結(jié)點獲取私鑰加密的證書后對解密，并驗證解密后的證書合法性；當解密后的證書驗證合法，則隨機生成AES密碼；

S6，終端結(jié)點利用Zigbee的OSAL層的函數(shù)隨機生成兩個大素數(shù)，并憑此兩個大素數(shù)生成RSA的公私鑰；

S7，終端結(jié)點使用RSA非對稱密碼技術(shù)生成的公鑰對AES密碼進行加密；

S8，終端結(jié)點傳送經(jīng)過RSA加密后的AES密碼和RSA私鑰給中心結(jié)點；

S9，中心結(jié)點利用RSA私鑰對RSA加密后的AES密碼進行解密認證并通過后，中心結(jié)點與對應的終端結(jié)點利用AES密碼進行后續(xù)通信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：步驟S6的具體步驟如下：

S6-1，利用Zstack協(xié)議棧中osal層的隨機數(shù)生成函數(shù)osal_rand生成兩個隨機數(shù)；

S6-2，判斷兩個隨機數(shù)是否全為素數(shù)，是則生成兩個素數(shù)p和q，并執(zhí)行步驟S6-3；否則，執(zhí)行步驟S6-1；

S6-3，在確保兩個素數(shù)p和q不相等的情況下，將素數(shù)p和q直接相乘得到公鑰n，即n＝p*q；S6-4，根據(jù)歐拉函數(shù)可知，不大于n且與n互質(zhì)的整數(shù)個數(shù)為(p-1)*(q-1)，將(p-1)*(q-1)定義為fai_n；

S6-5，根據(jù)fai_n隨機生成一個與fai_n互質(zhì)且不大于fai_n的整數(shù)e，將e作為另一個公鑰；

S6-6，基于fai_n和e通過公式d*e＝1(mod fai_n)生成私鑰d；

S6-7，銷毀p和q，并將(n，e)作為公鑰，d作為私鑰。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：步驟S7中對AES密碼進行加密的具體步驟如下：

S7-1，對作為Zigbee傳輸密鑰的AES密碼按指定方式全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字，形成數(shù)字明文組；

S7-2，對數(shù)字明文組進行一對一加密，加密公式為：c＝m^e(modn)，其中c是密文，m是明文。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：步驟S9中根據(jù)公式m＝c^d(modn)對AES密碼的密文進行解密，還原成原始消息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：所述中心結(jié)點為協(xié)調(diào)器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：所述終端結(jié)點包括普通終端和路由器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RSA的Zigbee安全通信方法，其特征在于：所述中心結(jié)點上設有如下模塊：

證書與公私鑰接收模塊：用于接收信任中心廣播的公鑰和證書；

中心證書驗證模塊：用于對信任中心發(fā)送的證書驗證；

公鑰分發(fā)模塊：用于向終端結(jié)點廣播公鑰；

證書加密模塊：用于利用私鑰加密證書；

RSA私鑰接收模塊：接收終端結(jié)點發(fā)送的私鑰；

RSA加密后的AES密鑰解密模塊：從RSA私鑰接收模塊中調(diào)取對應的私鑰，利用私鑰對AES密鑰進行解密；

終端結(jié)點上設有如下模塊：

公鑰接收模塊：用于接收中心結(jié)點廣播的公鑰和證書；

終端證書驗證模塊：用于對中心結(jié)點發(fā)送的證書驗證；

AES密碼生成模塊：用于解密后的證書驗證合法后隨機生成AES密碼；

RSA公私鑰生成模塊：利用RSA原理和Zstack協(xié)議棧本身含有的函數(shù)，在應用層生成公私鑰的頭文件及其對應的.c文件；

RSA加密AES密鑰模塊：利用RSA技術(shù)生成的公鑰，對AES密鑰進行加密。