[發(fā)明專利]基于IoT的窄帶通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810209312.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108183925B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉昶;陳曉蓉;張永勝
• 申請（專利權(quán)）人: 成都科木信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04W12/06
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

1.一種基于IoT的窄帶通信方法，其特征在于，包括：

管理終端中的應(yīng)用將基于NB-IoT的可穿戴監(jiān)護設(shè)備的MAC地址發(fā)送至無線網(wǎng)關(guān)；

如果該管理終端是已鑒權(quán)的管理終端，則無線網(wǎng)關(guān)將MAC地址作為許可MAC地址并存儲在該無線網(wǎng)關(guān)的內(nèi)部存儲區(qū)中；

無線網(wǎng)關(guān)接收基于NB-IoT的可穿戴監(jiān)護設(shè)備發(fā)送的聯(lián)網(wǎng)請求，其中，所述聯(lián)網(wǎng)請求包括OTP密鑰和ID，當(dāng)無線網(wǎng)關(guān)判斷OTP密鑰和ID均滿足預(yù)設(shè)條件時，向基于NB-IoT的可穿戴監(jiān)護設(shè)備發(fā)送授權(quán)權(quán)限；

所述基于NB-IoT的可穿戴監(jiān)護設(shè)備在根據(jù)無線網(wǎng)關(guān)生成的OTP密鑰和管理終端發(fā)送的無線網(wǎng)關(guān)的ID進行組網(wǎng)的過程中，根據(jù)上述的無線網(wǎng)關(guān)生成的OTP密鑰和管理終端發(fā)送的無線網(wǎng)關(guān)的ID生成聯(lián)網(wǎng)請求，并將其發(fā)送至無線網(wǎng)關(guān)；而無線網(wǎng)關(guān)在接收到該聯(lián)網(wǎng)請求后，將對該聯(lián)網(wǎng)請求中的OTP密鑰和ID進行驗證，即驗證該聯(lián)網(wǎng)請求中的OTP密鑰和ID是否無線網(wǎng)關(guān)本次聯(lián)網(wǎng)操作生成的OTP密鑰和無線網(wǎng)關(guān)的ID；如果驗證成功，則向基于NB-IoT的可穿戴監(jiān)護設(shè)備發(fā)送授權(quán)權(quán)限，以完成本次設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)操作；

物聯(lián)網(wǎng)中可穿戴監(jiān)護設(shè)備安全通信驗證過程，具體包括：

輸入用戶管理終端信息ID、口令PW以及可穿戴監(jiān)護設(shè)備自身信息INFO向無線網(wǎng)關(guān)鑒權(quán)，無線網(wǎng)關(guān)為該管理終端用戶生成初始參數(shù)存儲在可信存儲區(qū)內(nèi)；

向可穿戴監(jiān)護設(shè)備交互接口輸入ID和PW，可信存儲區(qū)根據(jù)鑒權(quán)階段設(shè)置的初始參數(shù)驗證管理終端用戶是否為合法用戶，成功登錄后向無線網(wǎng)關(guān)上傳可信存儲區(qū)產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)安全報告；

可穿戴監(jiān)護設(shè)備向無線網(wǎng)關(guān)請求完成自身與云平臺的雙重驗證授權(quán)，并獲得返回的驗證結(jié)果；或向無線網(wǎng)關(guān)請求對目標(biāo)可穿戴監(jiān)護設(shè)備進行驗證，從而建立可穿戴監(jiān)護設(shè)備之間的信任關(guān)系；

對于設(shè)備間驗證請求，無線網(wǎng)關(guān)收到請求后對可穿戴監(jiān)護設(shè)備真實身份進行解析，并返回可穿戴監(jiān)護設(shè)備與云平臺的驗證結(jié)果；將驗證結(jié)果記錄在云平臺中并返回給請求者，輔助可穿戴監(jiān)護設(shè)備協(xié)商會話密鑰；

可穿戴監(jiān)護設(shè)備與云平臺的驗證分為兩階段，在解析出可穿戴監(jiān)護設(shè)備真實身份后，需要借助參考于可穿戴監(jiān)護設(shè)備與云平臺的驗證結(jié)果；

鑒權(quán)階段：輸入管理終端用戶ID、口令PW以及可穿戴監(jiān)護設(shè)備自身信息INFO通過安全信道向無線網(wǎng)關(guān)鑒權(quán)，無線網(wǎng)關(guān)為該管理終端用戶隨機產(chǎn)生令牌x_i∈Z_q，i為可穿戴監(jiān)護設(shè)備的編號；Z_q表示q階曲線的整數(shù)集，并通過R_i＝H(ID_i||PW_i)⊕x_i建立無線網(wǎng)關(guān)與該用戶之間的聯(lián)系，再利用管理終端用戶ID、當(dāng)前時間戳t以及令牌x_i為該管理終端用戶生成唯一身份標(biāo)識IM_i＝H(ID_i||x_i||t)∈{0，1}*，并將{IM_i，H(PW_i，t)，t，x_i}存儲在無線網(wǎng)關(guān)以便后期對可穿戴監(jiān)護設(shè)備身份的驗證，最后無線網(wǎng)關(guān)將參數(shù){IM_i，H(·)，E(·)，G₁，G₂，q，e，R_i，Z_i}存入該可穿戴監(jiān)護設(shè)備內(nèi)部可信存儲區(qū)，完成鑒權(quán)工作，其中參數(shù)Z_i＝H(ID_i||PW_i||x_i)用于在用戶登錄階段的判斷，{G₁，G₂，q，e}、E(·)、和H(·)分別為無線網(wǎng)關(guān)公開的雙線性對參數(shù)、對稱加密方法和哈希算法；R_i，Z_i分別表示為自定義參數(shù)，用于登錄階段對用戶身份合法性進行判斷；管理終端用戶向通過可穿戴監(jiān)護設(shè)備的交互接口輸入ID_i和PW_i，可信存儲區(qū)通過計算鑒權(quán)階段無線網(wǎng)關(guān)賦予的唯一安全令牌x_i，然后計算是否與鑒權(quán)階段設(shè)置的參數(shù)Z_i相等，從而驗證該用戶身份；

可穿戴監(jiān)護設(shè)備與云平臺的雙重驗證階段：可穿戴監(jiān)護設(shè)備V_i通過zigbee/NB-IoT向無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送自身與后臺的驗證請求m＝{AID_i，A_i，t₁，IDG}；首先，可穿戴監(jiān)護設(shè)備V_i產(chǎn)生隨機數(shù)N_i和當(dāng)前時間戳t₁，并計算其臨時匿名身份或稱為OTP公鑰{AID_i＝H(IM_i||t₁)∈{0，1}*}，將K_i＝x_iAID_i設(shè)為OTP私鑰，向無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送消息m₁＝{AID_i，A_i，t₁，IDG}，其中，IDG為無線網(wǎng)關(guān)的ID，A_i＝E_Kit(ID_i||IDG||IM_i||TS_i)由V_i與無線網(wǎng)關(guān)的臨時加密密鑰K_it對稱加密得到；無線網(wǎng)關(guān)收到消息后，首先檢查|t-t₁|是否滿足預(yù)設(shè)條件，如果滿足，無線網(wǎng)關(guān)確定可穿戴監(jiān)護設(shè)備的真實身份的合法性：

計算K_ti＝E(KG，AID_i)并解密A_i獲得{ID_i，IDG}，檢查IDG是否與m₁中的明文IDG一致，如果一致，無線網(wǎng)關(guān)獲取與ID_i相匹配的令牌x_i并計算IM*＝H(ID_i||x_i||t₁)，如果IM＝IM*成立，可穿戴監(jiān)護設(shè)備真實身份ID以及AID都驗證通過。