[發(fā)明專利]基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110336417.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113055883A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉思源
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶富民銀行股份有限公司
• 主分類號: H04W12/041
• 分類號: H04W12/041;H04W12/06;H04L9/30;H04L9/08
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 趙玉乾

1.基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：包括以下內(nèi)容：

密鑰生成分配步驟，基于CPK技術(shù)生成密鑰矩陣，所述密鑰矩陣包括私鑰矩陣和公鑰矩陣，為各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配私鑰，各個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取各自私鑰以及公鑰矩陣；

成簇步驟，簇頭競選節(jié)點(diǎn)與其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信完成密鑰協(xié)商，將所有節(jié)點(diǎn)信息映射至布隆過濾器，簇頭競選節(jié)點(diǎn)將布隆過濾器發(fā)送給各個(gè)節(jié)點(diǎn)；

簇內(nèi)通信步驟，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)接收到其他節(jié)點(diǎn)的通信請求時(shí)，通過布隆過濾器進(jìn)行驗(yàn)證，完成密鑰協(xié)商，并通過協(xié)商的會(huì)話密鑰進(jìn)行通信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：所述密鑰生成分配步驟包括：

獲取加密參數(shù)，根據(jù)加密參數(shù)生成密鑰矩陣；

為各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配ID，根據(jù)設(shè)備的ID的映射值在密鑰矩陣中的對應(yīng)位置，計(jì)算節(jié)點(diǎn)私鑰并發(fā)送給節(jié)點(diǎn)；

將公鑰矩陣傳輸給節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)公鑰矩陣以及ID計(jì)算節(jié)點(diǎn)公鑰。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：所述密鑰生成分配步驟中，公鑰矩陣在部署無線網(wǎng)絡(luò)之前直接寫入節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)媒介中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：所述加密參數(shù)包括曲線參數(shù)、基點(diǎn)參數(shù)、階數(shù)、曲線點(diǎn)個(gè)數(shù)以及矩陣大小；

根據(jù)加密參數(shù)生成密鑰矩陣的步驟包括：

根據(jù)曲線參數(shù)和階數(shù)，生成曲線群；

根據(jù)基點(diǎn)參數(shù)，選取對應(yīng)的元素作為基點(diǎn)，計(jì)算基點(diǎn)的所有倍點(diǎn)，得到曲線群的子群；

根據(jù)矩陣大小生成私鑰矩陣；

根據(jù)私鑰矩陣和曲線群的子群，得到公鑰矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：所述曲線為橢圓曲線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPK的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方法，其特征在于：簇頭競選節(jié)點(diǎn)與其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信完成密鑰協(xié)商的步驟具體包括：

簇頭競選節(jié)點(diǎn)與每個(gè)節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行以下步驟：

連接請求步驟，簇頭競選節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送連接請求；

連接驗(yàn)證步驟，接收消息的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證簇頭競選節(jié)點(diǎn)的連接請求；

會(huì)話密鑰生成步驟，接收消息的節(jié)點(diǎn)以及簇頭競選節(jié)點(diǎn)生成會(huì)話密鑰；

所述連接請求步驟包括：

簇頭競選節(jié)點(diǎn)生成隨機(jī)數(shù)和時(shí)間戳；

簇頭競選節(jié)點(diǎn)按照以下公式計(jì)算得到密文信息：

K_A＝r_A*G

K_AB＝r_A*Q_B

其中：

A表示簇頭競選節(jié)點(diǎn)，B表示簇頭節(jié)點(diǎn)欲建立連接的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；

r_A和T_A分別表示簇頭競選節(jié)點(diǎn)生成的隨機(jī)數(shù)和時(shí)間戳；G為基點(diǎn)；S_A為簇頭競選節(jié)點(diǎn)的私鑰；表示使用競選節(jié)點(diǎn)的私鑰S_A對{ID_A，ID_B，K_A，T_A}進(jìn)行簽名，Sig_A為簽名結(jié)果；ID_A和ID_B分別為節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的ID；表示使用K_AB對ID_A、ID_B、K_A、T_A及Sig_A進(jìn)行加密，M_AB為加密得到的密文信息；

簇頭競選節(jié)點(diǎn)A將ID_A、K_A和M_AB打包發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)B。