[發明專利]軟件定義傳感網絡可信通信系統及方法

有效

• 申請號: 202011273558.9
• 申請日: 2020-11-14
• 公開（公告）號: CN112383393B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 尚鳳軍;胡萌迪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.軟件定義傳感網絡可信通信系統，所述系統包括控制器和交換機，控制器包括資源管理模塊、安全管理模塊以及基礎控制模塊，交換機包括軟件定義傳感節點，其特征在于，所述系統包括控制器通過openflow協議與軟件定義傳感節點通信，并軟件定義傳感節點通過QKD分發秘鑰；所述基礎控制模塊包括信息下發模塊、身份認證模塊和QKD秘鑰分發模塊，信息下發模塊包括merkle樹管理單元和認證路徑單元，身份認證模塊包括哈希表管理單元和節點信息管理單元，QKD秘鑰分發模塊包括隨機序列單元和測量機組單元；所述軟件定義傳感節點包括身份認證單元、糾錯單元以及秘鑰分發單元；其中：

信息下發模塊，是SDN控制器收到傳感節點發送來請求后，形成決策后將流表下發給下層節點信息；

身份認證模塊，此模塊是將節點身份信息加上交換得到的密鑰哈希后形成哈希表，待后續驗證身份使用；

QKD秘鑰分發模塊，控制器生成隨機序列，將其轉化成量子序列發送給交換機，交換機根據發來的序列自己隨機生成一組量子序列，發給控制器，雙方協商好索要使用的密鑰；

哈希表管理單元，用于存儲了所有的節點身份信息的哈希值與密鑰；

節點信息管理單元，所有節點的身份信息；

隨機序列單元，用于隨機生成序列對用于測量；

測量基組單元，用于生成測量基組，并將序列轉化為量子序列；

身份認證單元，用于進行哈希計算，并將計算的哈希值與控制器下發流表中的信息進行對比，來驗證信息完整性；

密鑰分發單元，用于與控制器相互分發密鑰。

2.軟件定義傳感網絡可信通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在控制器與接入點之間進行量子秘鑰分發，控制器與接入點得到秘鑰；

S2、得到秘鑰后，將身份信息生成哈希表，控制器通過生成的哈希列表驗證發送請求的節點身份信息；控制器驗證請求節點的過程包括以下步驟：

S21、確定接入網絡的設備；

S22、網絡設備將其MAC地址、ID、密鑰、時間戳發送給控制器，時間戳為在生成密鑰時生成的時間戳；

S23、控制端使用SHA算法將收到的網絡設備的MAC地址、ID、密鑰、時間戳加密鑰值，即步驟S22得到的密鑰，壓縮成統一函數形式，構成一個哈希散列表；

S24、若網絡設備向控制器發送請求，先驗證設備的身份，并保證身份信息是在一定的時間閾值內；

S25、計算出哈希散列表中此設備相對應哈希函數的內容；

S26、對比設備的值與存儲的內容是否一致；

S27、若對比成功，則進行數據傳輸，沒有找到或對比錯誤，則丟棄請求，重新驗證此節點是否為惡意節點；

S3、控制器與接入點之間進行信息的安全傳遞，具體包括：

S31、使用節點對應的哈希值生成一棵Merkel樹；

S32、通過遍歷算法計算出第一個葉節點的認證路徑，并將樹根一起寫入流表，其他節點依次計算屬于自己的認證路徑；

S33、流表下發至目標節點后，目標節點使用認證路徑計算出Merkel樹根并與接收到的根值進行對比，驗證一致則數據成功接收，否則向控制器報告錯誤信息；

S34、如果傳感網絡刪除了某個節點則對Merkel樹對應節點進行更新；

S35、如果傳感節點添加某個節點數據，則返回至步驟S1先驗證身份，再將其身份信息插入到葉子節點。

3.根據權利要求2所述的軟件定義傳感網絡可信通信方法，其特征在于，在控制器與接入點之間進行量子秘鑰分發包括以下步驟：

S11、令交換機與控制器之間建立聯系；

S12、控制器產生隨機序列對a，隨機選定測量基，生成基組，將此基組的發送給接入點；

S13、接入點根據收到的光子隨機選擇測量基，生成數據序列，接入點將使用的測量基組發送給控制器；

S14、控制器將從接入點收到的基組與控制器中的基組對比，得到兩組基組相同的基組位，將相同的位置通知交換機；

S15、控制器和接入點通過這些相同基組位得到密鑰。