[發(fā)明專利]基于廣播簽密的IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811543407.3
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109451501B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩;倪思甜;王平;湯梅;杜蛟
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W12/06
• 分類號: H04W12/06;H04L9/32
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.基于廣播簽密的IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全傳輸方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：系統(tǒng)初始化：由基站對IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)進行初始化；

S2：用戶添加：基站為加入IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的用戶生成公私鑰對；

S3：廣播消息認證操作：用戶或基站對消息進行簽名并將其廣播到IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點對廣播消息簽名進行驗證；

S4：用戶移除：基站對異常或被捕獲用戶進行移除；

所述步驟S1具體為：

S101：基站進行系統(tǒng)初始化配置，根據(jù)改進的ECDLP數(shù)字簽名方案進行預(yù)分配，在橢圓曲線E上選擇基點G＝(G_x,G_y)，G是橢圓曲線上的有限點且具有最大階數(shù)n，其中n是E在有限域的最大素數(shù)；

S102：每個節(jié)點預(yù)存儲初始化參數(shù)，包括橢圓曲線參數(shù)、基站公鑰BQ_k、以及已注冊用戶的ID和公鑰Q_k；

所述步驟S2具體為：

S201：未注冊用戶i加入網(wǎng)絡(luò)，首先用戶i選擇ID_i作為唯一標識符并發(fā)送到基站；

S202：基站根據(jù)改進的ECDLP數(shù)字簽名方案，隨機選擇[0,n-1]范圍內(nèi)的整數(shù)P_ki作為用戶i的私鑰，計算Q_ki＝P_kiG，為用戶i生成公私鑰對Q_ki,P_ki；

S203：基站將系統(tǒng)公共橢圓曲線參數(shù)和Q_ki,P_ki發(fā)送給用戶i，并使用安全信道向IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)廣播ID_i,Q_ki；

S204：用戶i收到公私鑰對之后將其存儲，用于發(fā)布廣播消息時生成廣播簽名；

S205：節(jié)點收到基站廣播消息后，將ID_i,Q_ki進行存儲，用于驗證廣播消息；

所述步驟S3具體為：

S301：已注冊用戶向IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)廣播消息M時，根據(jù)改進的ECDLP數(shù)字簽名方案，對廣播消息M進行簽名生成操作；

S302：首先，從區(qū)間[0,n-1]隨機生成整數(shù)d，且d≠P_ki，計算F＝dG＝(x₀,y₀)和r＝x₀modn，且r≠0；

S303：通過散列函數(shù)e＝hash(M||T_i||ID_i)，獲得M||T_i||ID_i的摘要e，并將e的最高有效位MSB設(shè)置為1，其中M表示廣播消息，T_i表示時間戳，ID_i為用戶身份標識；

S304：計算s＝(dre+P_ki)modn和X＝rF，其中r是F的x坐標；

S305：最后注冊用戶i為廣播消息M產(chǎn)生簽名S_i(M||T_i||ID_i)＝(s,F,X)，將廣播消息M、時間戳T_i、用戶公鑰Q_ki和簽名順序連接從而構(gòu)造廣播數(shù)據(jù)包M||T_i||Q_ki||S_i(M||T_i||ID_i)并發(fā)送；

S306：當IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點收到廣播數(shù)據(jù)包后，首先提取時間戳T_i，檢查T_i是否新鮮，如果T_i不是新鮮的，丟棄該廣播數(shù)據(jù)包，否則根據(jù)ECDLP數(shù)字簽名方案，驗證廣播數(shù)據(jù)包簽名S_i(M||T_i||ID_i)的正確性；

S307：假設(shè)符號(^*)表示攻擊者可能已更改了廣播數(shù)據(jù)包內(nèi)容；首先，通過散列函數(shù)e^*＝hash(M^*||T_i^*||ID_i)，并將e^*的最高有效位設(shè)置為1；

S308：計算v＝s^*×G和u＝e^*X^*+Q_ki；如果v＝u，則簽名驗證成功，節(jié)點接收消息，并將驗證的消息傳播到相鄰節(jié)點，否則丟棄該消息并立即向基站報告異常；

所述步驟S4具體為：

S401：節(jié)點驗證廣播消息簽名失敗，則向基站報告異常；

S402：當基站收到節(jié)點的異常報告時，向IPv6工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)廣播移除用戶消息；

S403：節(jié)點偵聽到基站的廣播消息后刪除用戶的ID和公鑰Q_k，以實現(xiàn)對被捕獲用戶的移除；

S404：如果節(jié)點接收到的消息都來自同一個用戶，節(jié)點將丟棄該消息，并將該異常報告給基站，以防止DoS攻擊。