[發(fā)明專利]一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310063254.7
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116132156A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭向徽;黃捷;林志文;陳貴亮;林定慈;歐林聯(lián)
• 申請（專利權(quán)）人: 福州市江北智慧城市建設(shè)運(yùn)營有限公司;福州大學(xué)
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/32;H04L9/08;G16Y40/50
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;薛金才

1.一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：初始化階段，系統(tǒng)管理員在云平臺生成一個(gè)全局主密鑰；

步驟2：注冊階段，具體包括如下流程：

邊緣網(wǎng)關(guān)或智慧燈桿終端在云平臺注冊，注冊時(shí)輸入燈桿位置信息、設(shè)備類型和設(shè)備編號信息，系統(tǒng)生成唯一身份ID標(biāo)識碼，將唯一身份ID標(biāo)識碼和系統(tǒng)主密鑰通過安全通道發(fā)給智慧燈桿終端或邊緣網(wǎng)關(guān)；

云平臺將智慧燈桿終端和邊緣網(wǎng)關(guān)注冊的唯一身份ID標(biāo)識碼進(jìn)行哈希運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果的哈希值存儲到數(shù)據(jù)庫；

步驟3：對時(shí)階段，邊緣網(wǎng)關(guān)啟動時(shí)需向云平臺發(fā)送對時(shí)請求，智慧燈桿終端啟動時(shí)需向邊緣網(wǎng)關(guān)發(fā)送對時(shí)請求，并且智慧燈桿終端與邊緣網(wǎng)關(guān)應(yīng)每天進(jìn)行對時(shí)操作，發(fā)送對時(shí)請求的時(shí)間由自身唯一身份ID標(biāo)識碼進(jìn)行哈希運(yùn)算后的哈希值確定；

步驟4：數(shù)據(jù)加密階段，實(shí)現(xiàn)明文數(shù)據(jù)的加密過程；

步驟5：數(shù)據(jù)解密階段，實(shí)現(xiàn)密文數(shù)據(jù)的解密過程；

步驟6：身份認(rèn)證階段，用于判別身份來源的可信性和數(shù)據(jù)正確性；

步驟7：智慧燈桿終端數(shù)據(jù)采集或云平臺反向控制階段。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，所述步驟4具體包括以下步驟：

步驟41：計(jì)算對稱加密算法密鑰種子，密鑰種子來源于全局主密鑰或系統(tǒng)時(shí)鐘，當(dāng)發(fā)送端與接收端完成對時(shí)前，密鑰種子來源于全局主密鑰，完成對時(shí)后采用系統(tǒng)時(shí)鐘和全局主密鑰的組合；

步驟42：采用私有規(guī)約變換，將密鑰種子作為輸入，計(jì)算輸出得到偽密鑰；

步驟43：采用哈希運(yùn)算，將偽密鑰作為輸入，計(jì)算輸出得到對稱加密密鑰；

步驟44：采用對稱加密算法，結(jié)合上述計(jì)算所得加密密鑰，對明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，所述步驟5具體包括以下步驟：

步驟51：嘗試密鑰種子來源于系統(tǒng)時(shí)鐘和系統(tǒng)主密鑰的組合進(jìn)行解密，對密鑰種子進(jìn)行私有規(guī)約變換獲得偽密鑰，對偽密鑰進(jìn)行哈希運(yùn)算獲得加密密鑰；

步驟52：對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，若解密成功則返回解密后數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)執(zhí)行如下步驟；

步驟53：考慮由于網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)，可能造成發(fā)送端加密與接收端解密存在時(shí)間差，判斷當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間是否處于跨時(shí)間段區(qū)間，若是則嘗試密鑰種子來源于上一時(shí)間段區(qū)間和全局主密鑰組合進(jìn)行解密，若解密成功則返回解密后數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)執(zhí)行如下步驟；

步驟54：嘗試采用全局主密鑰作為密鑰種子，進(jìn)行解密，若解密成功則返回解密后數(shù)據(jù)，否則返回解密失敗指令，同時(shí)解密失敗計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)解密失敗計(jì)數(shù)值超過設(shè)定閾值，則接收端斷開與發(fā)送端的連接；

步驟55：若解密成功，則解密失敗計(jì)數(shù)器值歸零。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采用JSON格式進(jìn)行封裝，包含3個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，分別是身份認(rèn)證區(qū)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密區(qū)和非關(guān)鍵數(shù)據(jù)不加密區(qū)，身份認(rèn)證區(qū)包含隨機(jī)數(shù)、時(shí)間戳、身份ID和功能碼信息，均經(jīng)過加密，以密文形式傳輸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，智慧燈桿平臺劃分為智慧燈桿終端、邊緣網(wǎng)關(guān)和云平臺三個(gè)部分，采用分布式認(rèn)證機(jī)制，將智慧燈桿終端認(rèn)證功能下放到合法的邊緣網(wǎng)關(guān)中，實(shí)現(xiàn)邊緣網(wǎng)關(guān)對智慧燈桿終端設(shè)備直接認(rèn)證；邊緣網(wǎng)關(guān)首次對智慧燈桿終端進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，需向云平臺請求判斷智慧燈桿終端身份合法性；智慧燈桿終端認(rèn)證前應(yīng)確認(rèn)邊緣網(wǎng)關(guān)已認(rèn)證，確認(rèn)后再向邊緣網(wǎng)關(guān)發(fā)送身份認(rèn)證請求指令，邊緣網(wǎng)關(guān)未完成認(rèn)證前，不響應(yīng)智慧燈桿終端上送的數(shù)據(jù)、身份認(rèn)證請求和對時(shí)請求。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向智慧燈桿的可信認(rèn)證方法，其特征在于，所述步驟6身份認(rèn)證階段以云平臺對邊緣網(wǎng)關(guān)進(jìn)行身份認(rèn)證為例，具體包括以下步驟：

步驟61：邊緣網(wǎng)關(guān)生成隨機(jī)數(shù)和時(shí)間戳參數(shù)，根據(jù)身份認(rèn)證區(qū)的JSON格式進(jìn)行封裝，其中功能碼為身份認(rèn)證請求，將封裝后數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺；

步驟62：云平臺對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，判斷時(shí)間戳是否有效，無效則返回認(rèn)證失敗，否則執(zhí)行下述步驟；

步驟63：判斷隨機(jī)數(shù)與之前10秒內(nèi)的數(shù)據(jù)包的隨機(jī)數(shù)是否有重復(fù)，有則返回認(rèn)證失敗，否則執(zhí)行下述步驟；

步驟64：對唯一身份ID標(biāo)識碼進(jìn)行哈希運(yùn)算，將哈希值與數(shù)據(jù)庫注冊表進(jìn)行搜索匹配，如果匹配失敗，則返回認(rèn)證失敗，否則返回認(rèn)證成功，認(rèn)證失敗計(jì)數(shù)器值歸零；

步驟65：若認(rèn)證失敗則認(rèn)證失敗計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)認(rèn)證失敗計(jì)數(shù)值超過設(shè)定閾值，則接收端斷開與發(fā)送端的連接。