[發明專利]一種物聯網密鑰協商方案的綜合評估方法

在審

• 申請號: 202011008209.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112243230A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 陳亮;張國強;李潔;崔潔;王建寬;張輝;林永峰;殷博;王旭東;趙迪;劉晨;范柏翔;龔亞強;石偉;馬嘉麟;趙爍;白冰;劉凱
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04W12/0431
• 分類號: H04W12/0431;H04W24/02;H04W24/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種物聯網密鑰協商方案的綜合評估方法，其技術特點是：本發明通過計算物聯網密鑰協商效率；計算物聯網密鑰交互時延；計算物聯網密鑰協商過程中的計算時延；并綜合物聯網密鑰協商效率、物聯網密鑰交互時延、物聯網密鑰協商過程中的計算時延，計算當前物聯網密鑰協商方案的綜合協商效率指標，選擇效率最高方案進行密鑰協商。本發明針對如今密鑰協商效率評估只考慮協商成功率與信息泄露率的情況，考慮到密鑰協商中多次交互帶來的時延以及高計算復雜度帶來的資源消耗，為遠距離時延敏感的通信場景以及物聯網節點等資源受限場景的密鑰協商提供密鑰協商方案的選擇。

技術領域

本發明屬于物聯網無線通訊領域，尤其是一種物聯網密鑰協商方案的綜合評估方法。

背景技術

隨著當前5G技術的發展，物聯網設備承擔著更加重要和私密性的數據傳輸業務，其安全性亟需得到保障。然而，由于物聯網通信設備具備低功耗的特點，很難通過傳統的公鑰加密的方法保證其數據傳輸的安全性。近期，有研究表明，可以在物理層利用無線信道的天然互易性，將信道的參數直接轉化為對稱密鑰，對數據進行加密。密鑰協商是獲得一致密鑰的關鍵步驟，恰當的密鑰協商方案能夠提高生成密鑰速率并降低信息泄漏率。現有的密鑰協商方案主要分為雙向的密鑰協商協議和單向的糾錯編碼。BBBSS協議利用多輪奇偶校驗與二分糾錯進行密鑰協商。為減少協商過程中信息泄露，Cascade協議改進BBBSS協議，利用前輪的奇偶校驗信息減少當前輪奇偶校驗信息的泄露。為進一步減少密鑰協商過程的交互次數，Winnow協議對于不一致的密鑰分組通過發送Hamming碼校驗子進行糾錯。進一步的，為提高糾錯效率，減少泄露，BCH碼、Turbo碼、LDPC碼等糾錯編碼都可以被用于密鑰協商。不同的密鑰協商方案適用于不同的密鑰生成系統，因而需要對不同的密鑰協商方案做出評估，以針對特定的密鑰協商場景選取合適的密鑰協商方案。

對不同密鑰協商方案的協商效率進行評估，有利于不同密鑰生成系統選取合適的密鑰協商方案。現有的評估指標使用協商效率評估不同密鑰協商方案的性能，而密鑰協商效率僅考慮密鑰協商中泄露信息數據量與最終生成密鑰間的比例，實際情況中Cascade協議交互次數過多，糾錯編碼譯碼復雜度高等問題不能得到解決。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種物聯網密鑰協商方案的綜合評估方法，能夠實現不同密鑰生成場景下的密鑰協商方案評估。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種物聯網密鑰協商方案的綜合評估方法，包括以下步驟：

步驟1、計算物聯網密鑰協商效率；

步驟2、計算物聯網密鑰交互時延；

步驟3、計算物聯網密鑰協商過程中的計算時延；

步驟4、綜合物聯網密鑰協商效率、物聯網密鑰交互時延、物聯網密鑰協商過程中的計算時延，計算當前物聯網密鑰協商方案的綜合協商效率指標；

步驟5、在備選密鑰協商方法中選擇綜合協商效率指標最高的協商方案進行密鑰協商。

而且，所述步驟1的具體計算方法為：

p_e＝p_s(ε)·[1-lr]

其中，p_ε為物聯網密鑰協商效率；p_s(ε)為當前物聯網密鑰協商方案的協商成功率；lr為物聯網密鑰協商信息泄漏率；M為物聯網密鑰協商過程中由于信息交互而泄漏的信息量；K∈{0,1}^N；K為經過協商后長度為N的物聯網密鑰串。

而且，步驟2的具體計算方法為：

T_d＝N_ia·t_d