[發(fā)明專利]一種基于物理層服務(wù)數(shù)據(jù)提取隨機(jī)數(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010955268.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN112105019B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉挺;趙鴻毅;龐宇;王駿超;韓凱寧;肖青;劉勇;馬萃林;楊利華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué);中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司;重慶兩江半導(dǎo)體研究院有限公司
• 主分類號(hào): H04W12/03
• 分類號(hào): H04W12/03;H04W12/041;H04W12/121;H04W84/18;H04W52/02;H04L9/08
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于物理層服務(wù)數(shù)據(jù)提取隨機(jī)數(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法，其特征在于，該方法通過引入從物理層服務(wù)數(shù)據(jù)中提取的隨機(jī)數(shù)作為密鑰參數(shù)進(jìn)行擾動(dòng)從而生成隨機(jī)密鑰流，用于加解密傳感器采集的數(shù)據(jù)；傳感器采集的數(shù)據(jù)使用隨機(jī)密鑰流進(jìn)行加密后傳輸至發(fā)送節(jié)點(diǎn)，由服務(wù)器接收端接收后解密：密鑰同步過程，由前導(dǎo)序列同步后得到相應(yīng)的物理層服務(wù)數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)，得到與發(fā)送端相同的密鑰參數(shù)生成密鑰，對(duì)密文流進(jìn)行解密得到明文流；

前導(dǎo)序列完成同步后對(duì)物理層服務(wù)數(shù)據(jù)中的物理幀主體選取前4個(gè)字節(jié)作為隨機(jī)數(shù)，其中每2個(gè)字節(jié)生成隨機(jī)數(shù)作為密鑰參數(shù)，兩個(gè)密鑰參數(shù)相互擾動(dòng)后生成密鑰；密鑰參數(shù)K_para的計(jì)算如公式(1)所示：

其中，n表示信號(hào)采樣點(diǎn)，d(t)表示t時(shí)間點(diǎn)生成的物理層協(xié)議數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)；

變換后的2組密鑰參數(shù)在每個(gè)周期內(nèi)，經(jīng)過一次Δ≥1的迭代進(jìn)行擾動(dòng)生成密鑰K_i，K_i的計(jì)算如公式(2)所示：

其中，K_para1、K_para2分別表示兩個(gè)密鑰參數(shù)，明文流I_pi通過密鑰K_i進(jìn)行加密生成密文流I_ci，并通過發(fā)送節(jié)點(diǎn)向接收端進(jìn)行發(fā)送，具體加密過程如公式(3)所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：使用初始密鑰參數(shù)K_ini，擾動(dòng)后生成初始密鑰；

S2：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，得到下一次物理層服務(wù)數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)位交換模式；

S3：初始密鑰對(duì)明文流I_pi進(jìn)行加密生成密文流I_ci，通過發(fā)送節(jié)點(diǎn)向接收端進(jìn)行傳輸；

S4：接收端接收到密文流后，使用初始密鑰參數(shù)K_ini生成與發(fā)送端相同的密鑰流K_i；

S5：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，得到下一次物理層服務(wù)數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)位交換模式；

S6：密文流I_ci通過密鑰流K_i進(jìn)行解密得到明文流I_pi。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法，其特征在于，所述物理層服務(wù)數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)位交換模式包括：奇偶位交換，字節(jié)偶數(shù)位交換以及前后位交換。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法，其特征在于，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示“1”時(shí)，下一次位交換操作為1號(hào)奇偶位交換；當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示“2”時(shí)，下一次位交換操作為2號(hào)字節(jié)奇數(shù)位交換；當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示“3”時(shí)，下一次位交換操作為3號(hào)前后奇偶位交換。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加密方法，其特征在于，節(jié)點(diǎn)與終端之間將一直發(fā)送數(shù)據(jù)包，即沒有采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送空包，有采集數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送攜帶真實(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。