[發明專利]基于邊緣計算和比例因子的數據傳輸安全認證方法及系統

有效

• 申請號: 201910831973.2
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110493255B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 陳宜;許愛東;文紅;張宇南;蔣屹新;王倩如;王朕
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04W12/06;H04K1/00
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

1.基于邊緣計算和比例因子的數據傳輸安全認證方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.物理層信道建模：終端節點與邊緣計算服務器進行數據傳輸時，邊緣計算服務器對初始數據包進行上層認證，并提取相應的信道信息作為數據包認證的物理層建模參考信道信息，同時確定物理層認證模型的門限閾值；

所述步驟S1包括以下子步驟：

S101.終端節點與邊緣計算服務器進行數據傳輸時，邊緣計算服務器首先逐幀對數據包進行上層認證：

如果認證失敗，直接丟棄數據包，接著認證下一幀數據包；如果認證成功，則服務器接收數據包并由計數器進行合法數據幀計數，直到j幀數據包上層認證成功，其中j>2；

對于上層認證成功的每幀數據，邊緣計算服務器則根據接收到的信號波形提取相應的信道信息然后提取信道信息的實部向量k＝1,2,…,j，其中，表示終端節點到邊緣計算服務器的信道信息，是一個m行1列的復數矩陣，Real表示取實部，k表示合法數據幀標號；

S102.計算信道信息的相位差異：邊緣計算服務器根據收到的j幀數據包，提取相應的信道信息以及信道信息的實部向量然后與第一幀數據包對應的向量計算相位差異其中，表示兩個向量的數量積，和表示取向量的模，arccos()表示反三角余弦函數，θ_k表示兩個向量之間的相位差異也代表信道信息的相位差異，k表示合法數據幀標號，此處k＝1,2,…,j；

S103.確定物理層認證模型的門限閾值：首先根據步驟S102得到的相位差異θ_k計算相位差異的比例因子然后將相位差異θ_k按從小到大進行排序得到θ_q，q＝1,2,…,j，將比例因子α_k按從大到小進行排序得到α_q，q＝1,2,…,j，最后計算數據幀物理層認證模型的門限閾值

S2.計算信道信息的相位差異：邊緣計算服務器收到新的連續數據幀時，提取當前數據幀的信道信息并計算與前一幀合法數據包對應信道信息的相位差異；

S3.判斷連續數據幀的合法性：通過二元假設檢驗連續數據幀的合法性：

若當前數據幀對應的信道相位差異小于門限閾值，當前數據幀合法，邊緣計算服務器接收該數據幀，然后用當前數據幀的信道信息替換舊的參考信道信息，再返回步驟S2對下一幀數據包進行信道相位差異計算；

若當前數據幀對應的信道相位差異大于門限閾值，當前數據幀不合法，邊緣計算服務器丟棄該數據幀，然后返回步驟S1，重新進行上層認證和物理層信道建模。

2.根據權利要求1所述的基于邊緣計算和比例因子的數據傳輸安全認證方法，其特征在于：所述上層認證采用的方法包括但不限于對稱密碼算法和非對稱密碼算法，信道信息提取采用的方法包括但不限于最小二乘信道估計算法和最小均方誤差信道估計算法。

3.根據權利要求1所述的基于邊緣計算和比例因子的數據傳輸安全認證方法，其特征在于：所述步驟S2包括以下子步驟：

S201.邊緣計算服務器收到第k+1幀數據時，k為不小于j的整數，提取相應的信道信息和信道信息向量

S202.計算與的相位差異其中，表示從第k幀合法數據包提取的信道信息向量，表示兩個向量的數量積，和表示取向量的模，arccos()表示反三角余弦函數，θ表示兩個向量之間的相位差異也代表信道信息的相位差異。

4.根據權利要求1所述的基于邊緣計算和比例因子的數據傳輸安全認證方法，其特征在于：所述步驟S3包括：

邊緣計算服務器通過二元假設檢驗連續數據幀的合法性，其中，η代表步驟S1中物理層認證建模得到的門限閾值：

零假設當θ＜η時，表示兩個數據幀對應的相位差小于門限閾值，數據幀合法，邊緣計算服務器接收該數據幀，然后用新的信道信息向量替換舊的信道信息向量再返回步驟S2進行下一幀數據包的信道信息相位差異計算；

備擇假設當θ＞η時，表示兩個數據幀對應的相位差大于門限值閾值，數據幀不合法，邊緣計算服務器丟棄該數據幀，然后返回步驟S1，重新進行上層認證和物理層信道建模。