[發明專利]智能電網中的輕量級主動式跨層認證方法

有效

• 申請號: 202011398339.3
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112564918B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 謝寧;李卓遠;黃磊
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/08;H04L67/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種智能電網中的輕量級主動式跨層認證方法，其特征在于，該輕量級主動式跨層認證方法是多級網絡中的任意相鄰級次網絡對應的智能網關之間進行相互認證的認證方法，多級網絡中的任意相鄰級次網絡包括上級網絡和下級網絡，所述下級網絡對應的智能網關為第一智能網關，所述上級網絡對應的智能網關為第二智能網關，所述認證方法包括上層認證和物理層認證，所述上層認證包括：所述第一智能網關基于所述第二智能網關的公鑰和第一認證信息向所述第二智能網關發送第一加密信號；所述第二智能網關接收所述第一加密信號并基于所述第二智能網關的私鑰獲得所述第一認證信息，并基于所述第一智能網關的公鑰、所述第一認證信息和第二認證信息獲得第二加密信號并發送給所述第一智能網關，且所述第二智能網關基于所述第一認證信息和所述第二認證信息獲得共享密鑰；所述第一智能網關接收所述第二加密信號，若所述第一智能網關基于所述第二加密信號和所述第一智能網關的私鑰獲得所述第一認證信息，則所述第一智能網關對所述第二智能網關認證通過，且所述第一智能網關基于所述第二加密信號獲得所述第二認證信息；以及所述物理層認證包括：所述第一智能網關基于所述第一認證信息和所述第二認證信息獲得所述共享密鑰，基于所述共享密鑰和第一目標信號獲得第一加密目標信號，進而基于所述共享密鑰、所述第一加密目標信號和哈希函數獲得第一認證標簽，所述第一智能網關基于所述第一認證標簽和所述第一加密目標信號獲得第一疊加信號，進而獲得第一目標信息信號并向所述第二智能網關發送，所述第二智能網關接收所述第一目標信息信號，

所述第二智能網關接收所述第一智能網關發送的所述第一目標信息信號時，去除所述第一目標信息信號中的多種報頭，消息信號滿足：

y_i＝h_ix_i+n_i，

y_i表示消息信號，h_i表示所述第二智能網關和所述第一智能網關之間的第一信道響應并且為零均值復高斯隨機變量，x_i表示為第一疊加信號，n_i表示為零均值復高斯白噪聲，所述白噪聲的方差為滿足：

表示所述白噪聲的方差，α_d表示信道路線衰落系數且滿足：α_d≥2，d表示所述第二智能網關和所述第一智能網關之間的距離，λ表示第一疊加信號的波長并滿足：λ＝c/f_c，c＝3×10⁸m/s，f_c表示第一疊加信號的載波頻率，

所述第二智能網關基于信道估計獲得第一信道響應的估計值所述第二智能網關基于所述消息信號中獲得第一疊加信號的估計值，所述第一疊加信號的估計值滿足：

表示第一疊加信號的估計值，表示第一信道響應的估計值，(·)^*表示共軛算子，

基于所述第一目標信息信號獲得第一殘差信號，

所述第一殘差信號滿足：

r_i表示所述第一殘差信號，ρ_t表示第一認證標簽的能量系數，表示所述第一加密目標信號的估計值，

并基于所述第一殘差信號進行第一閾值測試，若所述第一閾值測試通過，則所述第二智能網關對所述第一智能網關認證通過；并且所述第二智能網關基于第二目標信號和所述共享密鑰獲得第二加密目標信號，基于所述共享密鑰、所述第二加密目標信號和所述哈希函數獲得第二認證標簽，所述第二智能網關基于所述第二認證標簽和所述第二加密目標信號獲得第二疊加信號，進而獲得第二目標信息信號并向所述第一智能網關發送，所述第一智能網關接收所述第二目標信息信號，基于所述第二目標信息信號獲得第二殘差信號，并基于所述第二殘差信號進行第二閾值測試，若所述第二閾值測試通過，則所述第一智能網關對所述第二智能網關認證通過，其中，所述上層認證是基于所述第一智能網關和所述第二智能網關的上層網絡實現的，所述物理層認證是基于所述第一智能網關和所述第二智能網關的物理層實現的。

2.根據權利要求1的輕量級主動式跨層認證方法，其特征在于：

所述第一智能網關具有對應的公鑰和私鑰，所述第二智能網關具有對應的公鑰和私鑰。