[發明專利]一種基于物聯網云的安全智能監測系統實現方法

有效

• 申請號: 202010549043.0
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111711691B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王曉喃;羅玉峰;李燕麗
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種基于物聯網云的安全智能監測系統實現方法，其特征在于，所述安全智能監測系統包括兩個以上的節點，節點分為骨干節點和主機節點；

每個骨干節點配置X種不同的接口，每種接口使用不同的通信協議，該通信協議稱為該接口的接口ID，不同的通信標準使用不同的頻段；接口ID為p的接口簡寫成接口p；

每個骨干節點的坐標具有唯一性；每個骨干節點具有唯一的前綴，該前綴是該骨干節點的坐標；

所述安全智能監測系統為每種接口的接口ID配置一個密鑰；加密后的前綴稱為加密前綴；

每個骨干節點保存一個密鑰表，一個密鑰表項包含密鑰、接口ID和加密前綴；

所述安全智能監測系統為每個骨干節點配置X種接口的接口ID的密鑰；

骨干節點針對自己的每個接口執行下述操作：骨干節點利用定義該接口的接口ID的密鑰和預先設置的對稱加密算法加密自己的前綴獲取加密前綴，創建一個密鑰表項，該密鑰表項的密鑰為定義該接口的接口ID的密鑰，接口ID為定義該接口的接口ID，加密前綴為獲取的加密前綴；

每個主機節點配置一個接口和定義該接口的接口ID的密鑰，該密鑰稱為該主機節點的密鑰；

一種數據由一個名稱標識；一個主機節點能產生一種以上的類型的數據；

一個主機節點同一時刻只與一個骨干節點鏈接；一個骨干節點和所有與自己鏈接的主機節點構成一個云；骨干節點維護一個主機表，一個主機表項包含接口ID和名稱集合；一個消息由消息ID定義；所述系統定義了注冊消息、路由消息、推送消息、請求消息和響應消息，消息ID分別為1、2、3、4和5；

加密之后的名稱稱為加密名稱；由加密名稱構成的集合稱為加密名稱集合；注冊消息包含消息ID和加密名稱集合；

主機節點H1與骨干節點CN1鏈接，定義主機節點H1產生的數據的名稱構成名稱集合NS1，主機節點H1定期執行下述操作：

步驟101：開始；

步驟102：主機節點H1設置一個名稱集合變量np1，變量np1的值為NS1，設置一個加密名稱集合變量ep1，變量ep1的值為空集；

步驟103：主機節點H1從變量np1中隨機選取一個名稱，用自己的密鑰和預先設置的對稱加密算法獲取加密名稱，將獲取的加密名稱加入到變量ep1中，從變量np1中刪除選取的名稱；

步驟104：主機節點H1判斷變量np1是否為空集，如果是，則執行步驟105，否則執行步驟103；

步驟105：主機節點H1發送一個注冊消息，該注冊消息的消息ID為1，加密名稱集合等于變量ep1的值；

步驟106：骨干節點CN1從接口f1接收到該注冊消息后，選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于f1，骨干節點設置一個名稱集合變量np2，變量np2的值為空集，設置一個加密名稱集合變量ep2，變量ep2的值等于該注冊消息中的加密名稱集合；

步驟107：骨干節點CN1從變量ep2中隨機選取一個加密名稱，利用選擇的密鑰表項中的密鑰和預先設置的對稱加密算法解密該加密名稱獲取名稱，將獲取的名稱加入到變量np2中，從變量ep2中刪除選取的加密名稱；

步驟108：骨干節點CN1判斷變量ep2是否為空集，如果是，則執行步驟109，否則執行步驟107；

步驟109：骨干節點CN1判斷是否存在一個主機表項，該主機表項的接口ID等于f1且名稱集合等于變量np2，如果是，則執行步驟111，否則執行步驟110；

步驟110：骨干節點CN1創建一個主機表項，該主機表項的接口ID等于f1，名稱集合等于變量np2；

步驟111：結束；

每個骨干節點保存一個轉發表，轉發表項包含接口ID、最終加密前綴、目的加密前綴和生命周期；路由消息包含消息ID、最終加密前綴和目的加密前綴；骨干節點CN1定期執行下述操作：

步驟201：開始；

步驟202：針對自己的每個密鑰表項，骨干節點CN1構建一個路由消息，該路由消息的消息ID為2，最終加密前綴和目的加密前綴均等于該密鑰表項中的加密前綴，從該密鑰表項的接口ID所標識的接口發送該路由消息；

步驟203：從接口f2接收到該路由消息的骨干節點判斷是否存在一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于f2，最終加密前綴等于該路由消息中的最終加密前綴且生命周期大于閾值TH0，閾值TH0的取值范圍為最大生命周期的95%-99%，如果存在，則執行步驟208，否則執行步驟204；

步驟204：從接口f2接收到該路由消息的骨干節點判斷是否存在一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于f2，最終加密前綴等于該路由消息中的最終加密前綴，如果存在，則執行步驟205，否則執行步驟206；

步驟205：從接口f2接收到該路由消息的骨干節點選擇一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于f2，最終加密前綴等于該路由消息中的最終加密前綴，將該轉發表項的目的加密前綴設置為該路由消息中的目的加密前綴，將生命周期設置為最大值，執行步驟207；

步驟206：從接口f2接收到該路由消息的骨干節點創建一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于f2，最終加密前綴等于該路由消息中的最終加密前綴，將該轉發表項的目的加密前綴設置為該路由消息中的目的加密前綴，將生命周期設置為最大值；

步驟207：從接口f2接收到該路由消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于f2，將該路由消息中的目的加密前綴設置為該密鑰表項中的加密前綴，從接口f2轉發該路由消息，執行步驟203；

步驟208：結束；

推送消息包含消息ID、加密名稱、加密數據、源加密前綴、目的加密前綴和最終加密前綴；

在數據DA1由名稱NA1標識，主機節點H2能夠產生數據DA1的條件下，如果主機節點H2檢測到數據DA1超出閾值范圍，則執行下述操作：

步驟301：開始；

步驟302：主機節點H2利用自己的密鑰分別加密數據DA1和名稱NA1獲取加密數據EDA1和加密名稱ENA1，發送一個推送消息，該推送消息的消息ID為3，加密名稱和加密數據分別為ENA1和EDA1，源加密前綴、目的加密前綴和最終加密前綴均為空；

步驟303：如果主機節點接收到該推送消息，則執行步驟312，否則執行步驟304；

步驟304：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點判斷該推送消息的源加密前綴是否為空，如果是，則執行步驟305，否則執行步驟308；

步驟305：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID為x0，利用該密鑰表項的密鑰解密該推送消息中的加密名稱和加密數據分別獲取名稱NA0和數據DA0，該骨干節點設置一個前綴集合變量pp1，變量pp1的值為空集，選擇所有接口ID等于x0的轉發表項，針對每個轉發表項，該骨干節點利用該密鑰表項的密鑰解密該轉發表項中的最終加密前綴獲取前綴，將獲取的前綴加入到變量pp1中；

步驟306：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點隨機從變量pp1中選取一個前綴PR1，隨機選擇一個接口，選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于隨機選中的接口的接口ID，利用該密鑰表項的密鑰加密名稱NA0，數據DA0、自己的前綴和前綴PR1分別獲取加密名稱ENA0，加密數據EDA 0、加密前綴EPR0和加密前綴EPR1，將該推送消息的加密名稱、加密數據、源加密前綴和最終加密前綴分別設置為ENA0、EDA0、EPR0和EPR1，選擇一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于選中的接口的接口ID且最終加密前綴等于EPR1，將該推送消息的目的加密前綴設置為該轉發表項的目的加密前綴，從該轉發表項的接口ID所標識的接口轉發該推送消息，從變量pp1中刪除前綴PR1；

步驟307：如果變量pp1為空集，則執行步驟303，否則執行步驟306；

步驟308：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID為x0，如果該密鑰表項中的加密前綴等于該推送消息中的目的加密前綴，則執行步驟309，否則執行步驟310；

步驟309：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點選擇一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于x0且最終加密前綴等于該推送消息中的最終加密前綴，將該推送消息的目的加密前綴設置為該轉發表項的目的加密前綴，從接口x0轉發該推送消息，執行步驟303；

步驟310：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID為x0，如果該密鑰表項中的加密前綴等于該推送消息中的最終加密前綴，則執行步驟311，否則執行步驟314；

步驟311：從接口x0接收到該推送消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID為x0，利用該密鑰表項的密鑰解密該推送消息中的加密名稱、加密數據和源加密前綴獲取名稱A1，數據D1和前綴P1，針對自己的每個接口，該骨干節點執行下述操作：選擇一個密鑰表項E0，密鑰表項E0的接口ID等于該接口的接口ID，利用密鑰表項E0的密鑰加密名稱A1、數據D1和前綴P1分別獲取加密名稱EA1、加密數據ED1和加密前綴EP1，將該推送消息的加密名稱、加密數據和加密前綴分別設置為加密名稱EA1、加密數據ED1和加密前綴EP1，將該推送消息的最終加密前綴和目的加密前綴均設置為空，從該接口轉發該推送消息，執行步驟303；

步驟312：接收到該推送消息的主機節點判斷該推送消息的最終加密前綴和目的加密前綴是否為空，如果是，則執行步驟313，否則執行步驟314；

步驟313：接收到該推送消息的主機節點利用自己的密鑰解密該推送消息中的加密名稱、加密數據和源加密前綴獲取名稱、數據和前綴；

步驟314：結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網云的安全智能監測系統實現方法，其特征在于，請求消息包含消息ID、加密名稱、標識位、目的加密前綴和最終加密前綴；

響應消息包含消息ID、加密名稱、加密數據和加密前綴；

一個骨干節點保存一個處理表，一個處理表項包含前綴、名稱和接口ID集合；

骨干節點CN1的前綴為R1，主機節點H2與骨干節點CN2鏈接，通過下述過程獲取與骨干節點CN1鏈接的任一個主機節點產生的由名稱NA2定義的數據：

步驟401：開始；

步驟402：主機節點H2利用自己的密鑰分別加密名稱NA2和前綴R1獲取加密名稱EN2和加密前綴ER1，主機節點H2發送一個請求消息，該請求消息的消息ID為4，加密名稱和加密最終加密前綴分別為EN2和ER1，目的加密前綴為空，標識位為0；

步驟403：如果主機節點接收到該請求消息，則執行步驟416，否則執行步驟404；

步驟404：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點判斷該請求消息的目的加密前綴是否為空，如果是，則執行步驟405，否則執行步驟409；

步驟405：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID為y0，利用該密鑰表項的密鑰解密該請求消息中的加密名稱和最終加密前綴分別獲取名稱NA3和前綴FP3，該骨干節點判斷是否存在一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP3，名稱等于NA3且接口ID集合包含y0，如果存在，則執行步驟419，否則執行步驟406；

步驟406：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點判斷是否存在一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP3，名稱等于NA3，如果存在，則執行步驟407，否則執行步驟408；

步驟407：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP3，名稱等于NA3，將y0加入到該處理表項的接口ID集合中，執行步驟419；

步驟408：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點創建一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP3，名稱等于NA3，該處理表項的接口ID集合只包含一個元素y0，該骨干節點隨機選擇一個接口，選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于隨機選中的接口的接口ID，利用該密鑰表項的密鑰加密名稱NA3和前綴FP3分別獲取加密名稱ENA3和加密前綴EFP3，將該請求消息的加密名稱和最終加密前綴分別設置為ENA3和EFP3，選擇一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于選中的接口的接口ID且最終加密前綴等于EFP3，將該請求消息的目的加密前綴設置為該轉發表項的目的加密前綴，從該轉發表項的接口ID所標識的接口轉發該請求消息，執行步驟403；

步驟409：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個密鑰表項E1，該密鑰表項的接口ID為y0，如果該密鑰表項E1中的加密前綴等于該請求消息中的目的加密前綴或者最終加密前綴，則執行步驟410，否則執行步驟424；

步驟410：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點利用該密鑰表項E1的密鑰解密該請求消息中的加密名稱和最終加密前綴分別獲取名稱NA4和前綴FP4，該骨干節點判斷是否存在一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP4，名稱等于NA4且接口ID集合包含y0，如果存在，則執行步驟419，否則執行步驟411；

步驟411：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點判斷是否存在一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP4，名稱等于NA4，如果存在，則執行步驟412，否則執行步驟413；

步驟412：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP4，名稱等于NA4，將y0加入到該處理表項的接口ID集合中，執行步驟419；

步驟413：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點創建一個處理表項，該處理表項的前綴等于FP4，名稱等于NA4，該處理表項的接口ID集合只包含一個元素y0，如果密鑰表項E1中的加密前綴等于該請求消息中的目的加密前綴，則執行步驟414，否則執行步驟415；

步驟414：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個轉發表項，該轉發表項的接口ID等于y0且最終加密前綴等于該請求消息中的最終加密前綴，將該請求消息的目的加密前綴設置為該轉發表項的目的加密前綴，從接口y0轉發該請求消息，執行步驟403；

步驟415：從接口y0接收到該請求消息的骨干節點選擇一個主機表項，該主機表項的名稱集合中包含名稱NA4，選擇一個密鑰表項E2，密鑰表項E2的接口ID等于該主機表項的接口ID，利用密鑰表項E2的密鑰加密名稱NA4和前綴FP4分別獲取加密名稱ENA4和加密前綴EFP4，將該請求消息的加密名稱和最終加密前綴分別設置為加密名稱ENA4和加密前綴EFP4，將該請求消息的標識位設置為1，從該主機表項的接口ID所標識的接口轉發該請求消息，執行步驟403；

步驟416：接收到該請求消息的主機節點判斷該請求消息的標識位是否為1，如果是，則執行步驟417，否則執行步驟424；

步驟417：接收到該請求消息的主機節點利用自己的密鑰解密該請求消息中的加密名稱獲取名稱，如果該主機節點能夠提供該名稱定義的數據，則執行步驟418，否則執行步驟424；

步驟418：接收到該請求消息的主機節點利用自己的密鑰加密產生的數據獲取加密數據，發送一個響應消息，該響應消息的消息ID為5，加密名稱等于該請求消息中的加密名稱，加密數據等于獲取的加密數據，加密前綴等于該請求消息中的最終加密前綴；

步驟419：如果主機節點接收到該響應消息，則執行步驟423，否則執行步驟420；

步驟420：從接口y2接收到該響應消息的骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于y2，利用該密鑰表項的密鑰分別解密該響應消息中的加密名稱、加密數據和加密前綴分別獲取名稱N5、數據D5和前綴P5，該骨干節點判斷是否存在一個處理表項，該處理表項的名稱和前綴分別等于N5和P5，如果存在，則執行步驟421，否則執行步驟424；

步驟421：從接口y2接收到該響應消息的骨干節點選擇一個處理表項，該處理表項的名稱和前綴分別等于N5和P5，針對該處理表項中接口ID集合中的每個接口ID FID1執行下述操作：該骨干節點選擇一個密鑰表項，該密鑰表項的接口ID等于FID1，利用該密鑰表項的密鑰分別加密名稱N5、數據D5和前綴P5獲取加密名稱EN5，加密數據ED5和加密前綴EP5，將該響應消息的加密名稱、加密數據和加密前綴分別設置為EN5、ED5和EP5，從接口FID1標識的接口發送該響應消息；

步驟422：從接口y2接收到該響應消息的骨干節點選擇一個處理表項，該處理表項的名稱和前綴分別等于N5和P5，刪除該處理表項，執行步驟419；

步驟423：接收到該響應消息的主機節點利用自己的密鑰分別解密該響應消息中的加密名稱、加密數據和加密前綴分別獲取名稱、數據和前綴；

步驟424：結束。