專利名稱：低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用不斷普及，物聯(lián)網(wǎng)的安全組通信逐漸成為一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互相聯(lián)通，信息共享，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常散布在各個(gè)位 置，這些結(jié)點(diǎn)自組成網(wǎng)，將信息邊收集、邊傳輸、邊融合，提供“各取所需”的服務(wù)。由于在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)很可能會(huì)進(jìn)行組通信(組播)，然而這些分組通信是要求安全技術(shù)支撐來(lái)作為組通信保障。從現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)上，目前安全組通信大部分采用的組密鑰管理框架開銷相對(duì)較大、靈活度欠缺、無(wú)法有效阻止組內(nèi)部惡意節(jié)點(diǎn)的破壞，分析如下(I)基于Diffie-Hellman算法和基于身份ID的密鑰算法開銷相對(duì)較大，例如Group D-H協(xié)議需要(n+1)個(gè)指數(shù)運(yùn)算，對(duì)于普通的傳感器，較難承受使用該算法的計(jì)算開銷。(2)目前大部分密鑰管理算法都是基于一個(gè)假設(shè)，即節(jié)點(diǎn)分布以后處于靜態(tài)，一旦物聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化如節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、分組合并、組內(nèi)拆分以及組間重組等問(wèn)題都無(wú)法得到有效、快速地解決。(3)實(shí)現(xiàn)安全組通信，必須能迅速阻止組內(nèi)惡意節(jié)點(diǎn)的入侵行為，但目前的密鑰管理協(xié)議和方案中并沒(méi)有考慮到組內(nèi)惡意節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題，一旦組內(nèi)有惡意節(jié)點(diǎn)或者某個(gè)組成員被捕獲，該組的組播消息即遭泄露，同時(shí)該惡意節(jié)點(diǎn)能散布非法信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊。(4)目前的密鑰管理方面的新安全策略部署實(shí)施機(jī)制采取的是人工處理的方式，即需要重新配置相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，rebootstrap后才能實(shí)施新的安全策略，如果該傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)很多的話，效率會(huì)是一個(gè)很大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置，旨在提高物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性和安全性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法，包括基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰；在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。優(yōu)選地，所述基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰的步驟包括在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰；
針對(duì)每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)Iog2(Ii)個(gè)組密鑰。優(yōu)選地，所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信的步驟包括由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息；在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通信消息中的信息。優(yōu)選地，所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)成員之間管理所述組密鑰的步驟包括在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)·點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。優(yōu)選地，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹的步驟包括在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者；由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票；判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為；若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為；由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。優(yōu)選地，判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為的步驟包括通過(guò)所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度；由每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。優(yōu)選地，所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間管理所述組密鑰的步驟包括對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。優(yōu)選地，所述在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間管理所述組密鑰的步驟包括動(dòng)態(tài)地將安全策略自動(dòng)化實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上，具體包括采用檢索詞重寫技術(shù)將所述密鑰管理的安全策略形式化成一個(gè)格式，使所述安全策略的描述性文字轉(zhuǎn)化為可以嵌入程序中的規(guī)范化語(yǔ)言；通過(guò)參考監(jiān)控將所述形式化后的安全策略自動(dòng)編入到目標(biāo)程序中，生成新的安全策略；將所述新的安全策略以加密的方式在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上傳播來(lái)動(dòng)態(tài)加載所述新的安全策略。優(yōu)選地，還包括所述組密鑰的協(xié)商與更新在密鑰樹之間進(jìn)行。本發(fā)明還提出一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置，包括協(xié)商獲取模塊，用于基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰；通信管理模塊，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)成員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。
優(yōu)選地，所述協(xié)商獲取模塊還用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰；針對(duì)每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)Iog2(η)個(gè)組密鑰。優(yōu)選地，所述通信管理模塊包括通信單元，用于由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息，在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通Ih消息中的息。 優(yōu)選地，所述通信管理模塊還包括管理單元，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)， 將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。優(yōu)選地，所述管理單元還用于在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者；由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票；判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為；若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為；由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。優(yōu)選地，所述管理單元還用于通過(guò)所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度；由每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。優(yōu)選地，所述管理單元還用于對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。優(yōu)選地，所述通信管理模塊還用于動(dòng)態(tài)地將安全策略自動(dòng)化實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上，具體包括采用檢索詞重寫技術(shù)將所述密鑰管理的安全策略形式化成一個(gè)格式，使所述安全策略的描述性文字轉(zhuǎn)化為可以嵌入程序中的規(guī)范化語(yǔ)言；通過(guò)參考監(jiān)控將所述形式化后的安全策略自動(dòng)編入到目標(biāo)程序中，生成新的安全策略；將所述新的安全策略以加密的方式在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上傳播來(lái)動(dòng)態(tài)加載所述新的安全策略。本發(fā)明提出的一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置，將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商通信，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)組密鑰的更新，采用黑名單技術(shù)并設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，提高了物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性和安全性。


圖1是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例的流程示意圖；圖2是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例的密鑰樹的邏輯示意圖；圖3是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例中物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰的流程示意圖；圖4是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的流程圖；圖5a是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例中動(dòng)態(tài)安全策略的實(shí)施框架示意圖；·
圖5b本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例中解決跨區(qū)的組密鑰協(xié)商的一種物理視圖；圖5c本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法較佳實(shí)施例中解決跨區(qū)的組密鑰協(xié)商時(shí)建立密鑰樹后的邏輯視圖；圖6是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置較佳實(shí)施例中通信管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明了，下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明較佳實(shí)施例的解決方案主要是將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商通信，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)組密鑰的更新，采用黑名單技術(shù)并設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，以提高物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性和安全性。本發(fā)明提出一種基于可動(dòng)態(tài)變化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安全組通信協(xié)議方法，以及該協(xié)議中的一些關(guān)鍵算法，包括高效的組密鑰協(xié)商、更新算法、惡意節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)算法，動(dòng)態(tài)實(shí)施安全策略模型和實(shí)現(xiàn)方法；目的在于從根本上提高物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性、安全性和高效性。同時(shí)，由于密鑰協(xié)商、密鑰分發(fā)和密鑰更新是兩個(gè)普遍的安全組通信問(wèn)題，所以本發(fā)明在分組密鑰協(xié)商、更新算法方面的研究成果還可應(yīng)用于其它通信或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如網(wǎng)絡(luò)會(huì)議)中。因此，本發(fā)明具有重要的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明所涉及的相關(guān)技術(shù)包括在安全組通信中，數(shù)據(jù)發(fā)送者用組密鑰來(lái)加密數(shù)據(jù)，并且組內(nèi)每個(gè)成員都共享同樣的組密鑰用于解密數(shù)據(jù)。因此，組密鑰成為安全組通信的關(guān)鍵因素；而實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器的安全組通信需要有兩項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)支持，一個(gè)是“組密鑰協(xié)商”，另一個(gè)是“組密鑰更新”。物聯(lián)網(wǎng)的組密鑰協(xié)商機(jī)制在進(jìn)行安全組通信之前，組成員之間需要協(xié)商達(dá)成一個(gè)共享的組密鑰，組成員需要共享該生成后的組密鑰，所有組通信都必須要有組密鑰進(jìn)行加密后才能傳播，而其它接收該信息的組成員需要解密該信息。其次，與一般組密鑰協(xié)商機(jī)制不同，傳感器網(wǎng)的組密鑰協(xié)商機(jī)制在進(jìn)行密鑰協(xié)商時(shí)需要充分考慮到性能問(wèn)題，高計(jì)算度如基于公鑰算法的密鑰協(xié)商方案是不適合傳感器網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的組密鑰更新主要是為了保證后向與前向保密性。在整個(gè)組播會(huì)話過(guò)程中，每當(dāng)有用戶加入或退出時(shí)都必須改變組密鑰，這一過(guò)程稱為組密鑰更新(Rekey)，它保證了一個(gè)新加入的用戶無(wú)法訪問(wèn)之前的組播消息，并且一個(gè)退出的用戶無(wú)法繼續(xù)解讀在它離開之后組播的消息。本發(fā)明首先考慮到物聯(lián)網(wǎng)的通信限制和計(jì)算限制，必須提出一個(gè)足夠輕量級(jí)的解決方案，用來(lái)作為密鑰管理方案。其次，由于可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化或跨區(qū)不同組別的節(jié)點(diǎn)建臨時(shí)組的問(wèn)題，新方案必須能快速高效的重新建組，對(duì)于大規(guī)模節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)不同組之間亦能進(jìn)行組間安全通信，再次，安全組通信必須迅速發(fā)現(xiàn)并阻止組內(nèi)惡意節(jié)點(diǎn)或已被捕獲的節(jié)點(diǎn)，最后密鑰管理的響應(yīng)安全策略應(yīng)能高效動(dòng)態(tài)地實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。只有這樣，才能真正從根本上解決物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全組通信的靈活性、高效性的問(wèn)題。因此，本發(fā)明提出了基于“單向哈希密鑰樹”的密鑰管理協(xié)議，使得組密鑰協(xié)商和組密鑰更新的性能大幅度提高。同時(shí)，引入“黑名單”能迅速檢測(cè)到組內(nèi)惡意節(jié)點(diǎn)的異常行為，可以有效地保障內(nèi)部安全；并且，方案中還包括了 “自動(dòng)化實(shí)施安全策略”，能在無(wú)需 rebootstrap節(jié)點(diǎn)的情況下能自動(dòng)實(shí)施新安全策略,從而解決物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全組通信存在的熱點(diǎn)問(wèn)題，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的技術(shù)發(fā)展。具體地，如圖1所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例提出一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法，包括步驟S101，基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰；其具體協(xié)商過(guò)程為在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰；針對(duì)每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)Iog2 (η)個(gè)組密鑰。步驟S102，在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。具體地，如圖2所示，圖2為本實(shí)施例密鑰樹的邏輯示意圖，在進(jìn)行安全組通信之前，組員之間需要協(xié)商達(dá)成一個(gè)共享的組密鑰，組員需要共享該生成后的組密鑰，所有組通信都必須要有組密鑰進(jìn)行加密后才能傳播，而其它接收該信息的組成員需要解密該信息。而密鑰樹是一種組內(nèi)成員想達(dá)成組密鑰協(xié)商和分發(fā)而都共享密鑰樹機(jī)制，同時(shí)需要更新密鑰即只需進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算就能生成新的組密鑰。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目為η時(shí)，每個(gè)組成員只需要存儲(chǔ)Iog2 (η)個(gè)密鑰。除了自身的公鑰和私鑰，組員08從密鑰樹的葉子到根包含了 3個(gè)密鑰，這3個(gè)密鑰分別為k7_8，k5_8，1^8.1ν8是其自己所在組的共享密鑰。物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取各自共享的組密鑰，各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰，例如，密鑰k5_8是一個(gè)由子組{05，06, 07, 08}共享的組密鑰，k7_8是由子組{07，08}共享。所有成員都廣播找自己本組的密鑰。如果節(jié)點(diǎn)05>06,07和08想進(jìn)行組通信，他們可以用k5_8加密消息后廣播，任何不在此組的節(jié)點(diǎn)既使獲得了該消息也會(huì)因?yàn)闆](méi)有密鑰k5_8而無(wú)法解密。本實(shí)施例采用混合式的組密鑰協(xié)商方式，即組密鑰的達(dá)成，需要能夠讓物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)同組中的參與各方在一個(gè)公開的、不安全的信道上，提供的輸入共同作用得到的對(duì)于參與各方而言是相同的函數(shù)值，其中任何一方都不能預(yù)先決定最終的結(jié)果；同時(shí)需要有一個(gè)組Header用來(lái)作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者。其中，密鑰協(xié)商集中在研究低開銷的組密鑰協(xié)商算法和設(shè)計(jì)輕量級(jí)的可認(rèn)證密鑰管理協(xié)議兩個(gè)方面。對(duì)于低開銷的密鑰協(xié)商算法分為兩個(gè)方面，一方面是減少計(jì)算和存儲(chǔ)開銷，另一方面是減少通信開銷。本實(shí)施例采用密鑰樹的方式來(lái)減少計(jì)算和存儲(chǔ)開銷，每位組成員只需要存儲(chǔ)Iog2(η)個(gè)組密鑰，而無(wú)需存儲(chǔ)整棵樹，并且更新密鑰亦最多只需要更新Iog2(Ii)個(gè)密鑰。密鑰更新的時(shí)候，無(wú)需額外的通信開銷，節(jié)點(diǎn)收到更新通知后將會(huì)自更新組密鑰。對(duì)于輕量級(jí)的可認(rèn)證密鑰管理協(xié)議組密鑰管理(密鑰協(xié)商、密鑰更新等)過(guò)程中為了保證通信過(guò)程中的密鑰安全，使用低消耗的可認(rèn)證的管理協(xié)議。如圖3所示，上述步驟S102可以包括步驟S1021，由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息，在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通信消息中的信息；·步驟S1022，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。如圖4所示，圖4為本實(shí)施例的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的流程圖。具體地，本實(shí)施例提出了“黑名單”機(jī)制如何有效地應(yīng)用到安全組通信的框架中，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹，其具體包括在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者，每個(gè)組Header都會(huì)維持一張“異常表”，記錄著本組成員的異常行為；由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票；判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為；若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為到“異常表”中；由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。其中，上述判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為的步驟可以包括由所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度；讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中假設(shè)本組有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，Vik表示節(jié)點(diǎn)Nodek對(duì)節(jié)點(diǎn)Vi的投票值(I代表異常，O代表正常)，當(dāng)Ei大于某個(gè)閥值的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)Vi將會(huì)被認(rèn)定為有異常行為的節(jié)點(diǎn)，異常度的計(jì)算公式為Ei=線=0_
1TC由此，本實(shí)施例通過(guò)設(shè)計(jì)“異常度”的計(jì)算模型，使得計(jì)算結(jié)果的(正確率/計(jì)算復(fù)雜度)的比率值更高。同時(shí)“異常表”也由Header管理，管理的操作應(yīng)分為刪除、修改、生成等操作，定義好操作功能后，設(shè)計(jì)并開發(fā)這些函數(shù)，以下是本實(shí)施例對(duì)管理“異常表”的操作函數(shù)初步定義生成“異常表，，handleCreateObjectSet (time creationtime);修改“異常表”handleModifyObjectSet (Object * nodeld);
刪除“異常表”handleDeleteObjectSet (Object * nodeld)。此外，本實(shí)施例還可以實(shí)現(xiàn)組通信的安全策略動(dòng)態(tài)實(shí)施。其中，組密鑰以及“異常表”的訪問(wèn)控制是密鑰管理系統(tǒng)里安全策略的一個(gè)中心問(wèn)題，雖然現(xiàn)有技術(shù)存在訪問(wèn)控制策略領(lǐng)域的研究成果，但是，將安全策略動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化地實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中仍然是一個(gè)難題。本實(shí)施例可以動(dòng)態(tài)地將安全策略自動(dòng)化實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上，具體采用形式化方法對(duì)安全控制的策略進(jìn)行表述轉(zhuǎn)化，同時(shí)將這些高級(jí)腳本語(yǔ)言的策略動(dòng)態(tài)應(yīng)用橫切入到已有密鑰管理系統(tǒng)的代碼中，這樣，實(shí)現(xiàn)了安全策略和系統(tǒng)程序的分離，在不改動(dòng)原有系統(tǒng)程序的同時(shí)，通過(guò)將新安全策略以加密的方式在網(wǎng)絡(luò)上傳播出去，即可以動(dòng)態(tài)加載新的安全策略。動(dòng)態(tài)實(shí)施安全策略的初步框架為如圖5 a所示，圖5a是本實(shí)施例動(dòng)態(tài)安全策略的實(shí)施框架示意圖。首先,可以使用Term Rewriting (檢索詞重寫)技術(shù)將策略形式化成一個(gè)格式后， 原策略規(guī)則的描述性文字即可轉(zhuǎn)化成可以嵌入程序中的規(guī)范化語(yǔ)言，然后通過(guò)“參考監(jiān)控”將形式化后的策略自動(dòng)編入到目標(biāo)程序中，實(shí)現(xiàn)無(wú)需rebootstrap即可動(dòng)態(tài)實(shí)施安全策略。本實(shí)施例將重點(diǎn)研究如何將策略規(guī)則轉(zhuǎn)化成規(guī)范化語(yǔ)言形式，并且在制定好Mapping映射的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)安全策略的實(shí)施框架和相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)支撐技術(shù)。此外，本實(shí)施例在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間管理所述組密鑰的步驟還可以包括對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。如圖2所示，當(dāng)組密鑰需要更新的時(shí)候，并不需要重新建這棵樹或變更所有的密鑰，而是對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，只需更新從它到密鑰樹根的路徑上的所有中間密鑰，而更新的算法是哈希函數(shù)k = f(k SK)。其中f是單向哈希函數(shù)，SK是種子，k是當(dāng)前的待更新的密鑰。通過(guò)這種哈希函數(shù)的密鑰更新方式，效率得到了很大的提升，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目為n，則密鑰更新所花的開銷為只需要更新Iog2 (η)個(gè)密鑰。對(duì)于存儲(chǔ)空間來(lái)說(shuō)，每個(gè)組成員也只需要存儲(chǔ)Iog2 (η)個(gè)密鑰。所述低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法中所述組密鑰的協(xié)商與更新也可以在密鑰樹之間進(jìn)行。以上是考慮組內(nèi)的組密鑰協(xié)商和更新，往往組形成一段時(shí)間以后，一些節(jié)點(diǎn)需要重新組成一個(gè)組，而新組很可能是跨越了以前不同的組。本實(shí)施例基于哈希函數(shù)和密鑰樹機(jī)制也能解決跨區(qū)的組密鑰協(xié)商問(wèn)題。如圖5b所示，為物理視圖，如圖5c所示，為建立密鑰樹后的邏輯視圖。假設(shè)％和a]屬于群組A，bi和bj屬于群組B, Ci屬于群組C，(Ii屬于群組D。他們臨時(shí)決定需要Hai, a」}GA. { bi，bj }GB, { Ci }GC, { (Ii }GD }組成一個(gè)新的組。進(jìn)一步地，本實(shí)施例還可以實(shí)現(xiàn)組通信安全性分析和性能分析，其中安全性分析主要從向前保密性、向后保密性和合謀攻擊等幾個(gè)方面進(jìn)行論證分析。我們采用了形式化論證方法(CSP- Communicating Sequential Processes)來(lái)證明我們的協(xié)議和算法的安全性。(I)構(gòu)建出本項(xiàng)目安全性質(zhì)方面完整的形式化描述。(2)基于CSP對(duì)安全協(xié)議進(jìn)行建模。(3)通過(guò)定義新事件和新進(jìn)程用本語(yǔ)言[26]描述擴(kuò)展模型，使用工具ProBE協(xié)助完成擴(kuò)展后協(xié)議秘密性和認(rèn)證性的提煉檢測(cè)，并發(fā)現(xiàn)安全漏洞。事實(shí)證明，CSP方法對(duì)于發(fā)現(xiàn)協(xié)議攻擊非常有效。性能分析主要工具采用NS2 (Network Simulator 2)測(cè)量，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了一個(gè)通訊模型，為協(xié)議編寫Agent，同時(shí)使用NS2的輔助工具包可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的丟包率，組密鑰更新過(guò)程由組成員的加人與退出觸發(fā)，在模擬過(guò)程中，發(fā)生變化的組成員節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇。為了簡(jiǎn)化模擬的復(fù)雜性，計(jì)劃增大組成員變化的時(shí)間間隔，以避免組成員變化的相互干擾。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的組密鑰更新失敗時(shí)，采用回退機(jī)制嘗試下一次更新，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。據(jù)此，可以根據(jù)以下兩個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)本課題協(xié)議的性能(I)組密鑰更新成功率組密鑰更新的節(jié)點(diǎn)與組成員數(shù)量的比值；·
(2)組密鑰協(xié)商延遲從發(fā)起組密鑰協(xié)商到所有成員都已達(dá)成組密鑰的平均時(shí)間間隔；(3)組密鑰更新延遲從發(fā)起組密鑰更新起到所有成員成功更新組密鑰或節(jié)點(diǎn)達(dá)到組密鑰更新最大嘗試次數(shù)時(shí)的時(shí)間間隔。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計(jì)使用了輕量級(jí)密鑰樹，同以往的基于樹結(jié)構(gòu)的密鑰管理有不同點(diǎn)，即密鑰更新的時(shí)候，只需要通過(guò)哈希函數(shù)快速更新Iog2 (η)個(gè)密鑰即可達(dá)到組密鑰更新的目標(biāo)。哈希函數(shù)用于密鑰更新已被證明是可行的，將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)密鑰更新。本發(fā)明采用“黑名單”技術(shù)并且設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)機(jī)制，通過(guò)它們可以有效地解決異常節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)上述方案，解決了如下技術(shù)問(wèn)題1、能確保前向加密、后向加密確保組成員節(jié)點(diǎn)在退出組后，除非重新加入，否則無(wú)法再參與組播，包括獲知組播消息的內(nèi)容和發(fā)送加密消息。同時(shí)確保新加入的組成員無(wú)法破解它加入前的組播消息.2、減少密鑰協(xié)商/更新計(jì)算量以及所占的通信量通常，密鑰生成需要較大的計(jì)算量，而由于物聯(lián)網(wǎng)中傳感器節(jié)點(diǎn)本身的計(jì)算資源不充足，要嚴(yán)格降低密鑰生成給節(jié)點(diǎn)帶來(lái)的負(fù)載。密鑰更新消息亦不應(yīng)占用過(guò)多的通信負(fù)載和計(jì)算負(fù)載。3、無(wú)需重配置即可動(dòng)態(tài)實(shí)施新的安全策略很多情況下，安全策略需要變化，需要更新，而目前的技術(shù)背景是新的安全策略無(wú)法自動(dòng)實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中去，必須重新配置所有相關(guān)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)規(guī)模很大的時(shí)候?qū)嵤┢饋?lái)效率十分低，因此，本發(fā)明解決了如何能動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化地實(shí)施安全策略的問(wèn)題，進(jìn)而從根本上提高物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理效率。如圖6所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例也提出一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置，包括協(xié)商獲取模塊501和通信管理模塊502，其中協(xié)商獲取模塊501，用于基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰；具體地，協(xié)商獲取模塊501還用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰，每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)l0g2(n)個(gè)組密鑰通信管理模塊502，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。具體地，如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例密鑰樹的邏輯示意圖，在進(jìn)行安全組通信之前，組員之間需要協(xié)商達(dá)成一個(gè)共享的組密鑰，組員需要共享該生成后的組密鑰，所有組通信都必須要有組密鑰進(jìn)行加密后才能傳播，而其它接收該信息的組成員需要解密該信息。而密鑰樹是一種組內(nèi)成員想達(dá)成組密鑰協(xié)商和分發(fā)而都共享密鑰樹機(jī)制，同時(shí)需要更新密鑰即只需進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算就能生成新的組密鑰。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目為η時(shí)，每個(gè)組成員只需要存儲(chǔ)Iog2 (η)個(gè)密鑰。除了自身的公鑰和私鑰，組員08從密鑰樹的葉子到根包含了 3個(gè)密鑰，這3個(gè)密鑰分別為k7_8，k5_8，1^8.1ν8是其自己所在組的共享密鑰。物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取各自共享的組密鑰，各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰，例如，密鑰k5_8是一個(gè)由子組{05，06，07，08}共享的組密鑰，k7_8是由子組{07，08}共享。所有成員都廣播找自己本組的密鑰。如果節(jié) 點(diǎn)05、06、07和08想進(jìn)行組通信，他們可以用k5_8加密消息后廣播，任何不在此組的節(jié)點(diǎn)既使獲得了該消息也會(huì)因?yàn)闆](méi)有密鑰k5_8而無(wú)法解密。如圖7所示，上述通信管理模塊502可以包括通信單元5021，用于由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息，在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通/[目消息中的 目息；管理單元5022，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中管理單元5022的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的流程圖。具體地，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹的步驟包括在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者，每個(gè)組Header都會(huì)維持一張“異常表”，記錄著本組成員的異常行為；由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票；判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為；若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為到“異常表”中；由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。其中，上述判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為的步驟可以包括由所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度；讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中假設(shè)本組有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，Vik表示節(jié)點(diǎn)Nodek對(duì)節(jié)點(diǎn)Vi的投票值(I代表異常，O代表正常)，當(dāng)Ei大于某個(gè)閥值的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)Vi將會(huì)被認(rèn)定為有異常行為的節(jié)點(diǎn)，異常度的計(jì)算公式為
進(jìn)一步地，管理單元5022還用于對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。如圖2所示，當(dāng)組密鑰需要更新的時(shí)候，并不需要重新建這棵樹或變更所有的密鑰，而是對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，只需更新從它到密鑰樹根的路徑上的所有中間密鑰，而更新的算法是哈希函數(shù)k = f(k SK)。其中f是單向哈希函數(shù)，SK是種子，k是當(dāng)前的待更新的密鑰。通過(guò)這種哈希函數(shù)的密鑰更新方式，效率得到了很大的提升，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目為n，則密鑰更新所花的開銷為只需要更新Iog2 (η)個(gè)密鑰。對(duì)于存儲(chǔ)空間來(lái)說(shuō)，每個(gè)組成員也只需要存儲(chǔ)Iog2 (η)個(gè)密鑰。所述低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置還用于在密鑰樹之間進(jìn)行所述組密鑰的協(xié)商與更新。以上是考慮組內(nèi)的組密鑰協(xié)商和更新，往往組形成一段時(shí)間以后，一些節(jié)點(diǎn)需要 重新組成一個(gè)組，而新組很可能是跨越了以前不同的組?；诠：瘮?shù)和密鑰樹機(jī)制也能解決跨區(qū)的組密鑰協(xié)商問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置，將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商通信，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)組密鑰的更新，采用黑名單技術(shù)并設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，提高了物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性和安全性。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計(jì)使用了輕量級(jí)密鑰樹，同以往的基于樹結(jié)構(gòu)的密鑰管理有不同點(diǎn)，即密鑰更新的時(shí)候，只需要通過(guò)哈希函數(shù)快速更新Iog2 (η)個(gè)密鑰即可達(dá)到組密鑰更新的目標(biāo)。哈希函數(shù)用于密鑰更新已被證明是可行的，將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)密鑰更新。本發(fā)明采用“黑名單”技術(shù)并且設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)機(jī)制，通過(guò)它們可以有效地解決異常節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)上述方案，解決了如下技術(shù)問(wèn)題1、能確保前向加密、后向加密確保組成員節(jié)點(diǎn)在退出組后，除非重新加入，否則無(wú)法再參與組播，包括獲知組播消息的內(nèi)容和發(fā)送加密消息。同時(shí)確保新加入的組成員無(wú)法破解它加入前的組播消息.2、減少密鑰協(xié)商/更新計(jì)算量以及所占的通信量通常，密鑰生成需要較大的計(jì)算量，而由于物聯(lián)網(wǎng)中傳感器節(jié)點(diǎn)本身的計(jì)算資源不充足，要嚴(yán)格降低密鑰生成給節(jié)點(diǎn)帶來(lái)的負(fù)載。密鑰更新消息亦不應(yīng)占用過(guò)多的通信負(fù)載和計(jì)算負(fù)載。3、無(wú)需重配置即可動(dòng)態(tài)實(shí)施新的安全策略很多情況下，安全策略需要變化，需要更新，而目前的技術(shù)背景是新的安全策略無(wú)法自動(dòng)實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中去，必須重新配置所有相關(guān)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)規(guī)模很大的時(shí)候?qū)嵤┢饋?lái)效率十分低，因此，本發(fā)明解決了如何能動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化地實(shí)施安全策略的問(wèn)題，進(jìn)而從根本上提高物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理效率。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法，其特征在于，包括 基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰； 在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰的步驟包括 在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰； 針對(duì)每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)l0g2(n)個(gè)組密鑰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信的步驟包括 由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息； 在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通信消息中的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)成員之間管理所述組密鑰的步驟包括 在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹的步驟包括 在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者； 由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票； 判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為； 若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為； 由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為的步驟包括 通過(guò)所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度； 由每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間管理所述組密鑰的步驟包括 對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間管理所述組密鑰的步驟包括動(dòng)態(tài)地將安全策略自動(dòng)化實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上，具體包括 采用檢索詞重寫技術(shù)將所述密鑰管理的安全策略形式化成一個(gè)格式，使所述安全策略的描述性文字轉(zhuǎn)化為可以嵌入程序中的規(guī)范化語(yǔ)言； 通過(guò)參考監(jiān)控將所述形式化后的安全策略自動(dòng)編入到目標(biāo)程序中，生成新的安全策略； 將所述新的安全策略以加密的方式在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上傳播來(lái)動(dòng)態(tài)加載所述新的安全策略。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括所述組密鑰的協(xié)商與更新在密鑰樹之間進(jìn)行。
10.一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信裝置，其特征在于，包括 協(xié)商獲取模塊，用于基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰； 通信管理模塊，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)成員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述協(xié)商獲取模塊還用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各組員之間基于密鑰樹機(jī)制進(jìn)行協(xié)商，獲取共享的組密鑰；針對(duì)每一組員根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算獲取并存儲(chǔ)Iog2(Ii)個(gè)組密鑰。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述通信管理模塊包括 通信單元，用于由所述組員在組內(nèi)廣播經(jīng)所述共享密鑰加密后的通信消息，在組內(nèi)的其他組員接收到所述通信消息后，由該其他組員通過(guò)共享密鑰進(jìn)行解密，獲取所述通信消息中的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述通信管理模塊還包括 管理單元，用于在所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到異常節(jié)點(diǎn)時(shí)，將所述異常節(jié)點(diǎn)放入黑名單，并更新所述密鑰樹。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述管理單元還用于 在每一個(gè)組中設(shè)立一個(gè)組header作為密鑰管理的協(xié)調(diào)者； 由每個(gè)組成員定期向所述組header發(fā)送對(duì)該組成員的鄰居節(jié)點(diǎn)的投票； 判斷所述鄰居節(jié)點(diǎn)是否有異常行為； 若是，則將所述有異常行為的該鄰居節(jié)點(diǎn)加入黑名單，并交由所述組header記錄本組成員的異常行為； 由所述組header重新啟動(dòng)一輪組密鑰更新操作，但將所述有異常行為的節(jié)點(diǎn)排除在外。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述管理單元還用于 通過(guò)所述組header給所有本組節(jié)點(diǎn)都設(shè)定一個(gè)異常度； 由每個(gè)節(jié)點(diǎn)向所述組header投票，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的異常度大于設(shè)定閥值時(shí)，則判斷此節(jié)點(diǎn)為有異常行為的節(jié)點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述管理單元還用于 對(duì)于任何加入進(jìn)來(lái)或離開的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行哈希函數(shù)運(yùn)算更新從所述節(jié)點(diǎn)到所述密鑰樹的根的路徑上的所有中間密鑰，生成新的組密鑰。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述通信管理模塊還用于動(dòng)態(tài)地將安全策略自動(dòng)化實(shí)施到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上，具體包括 采用檢索詞重寫技術(shù)將所述密鑰管理的安全策略形式化成一個(gè)格式，使所述安全策略的描述性文字轉(zhuǎn)化為可以嵌入程序中的規(guī)范化語(yǔ)言； 通過(guò)參考監(jiān)控將所述形式化后的安全策略自動(dòng)編入到目標(biāo)程序中，生成新的安全策略； 將所述新的安全策略以加密的方式在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上傳播來(lái)動(dòng)態(tài)加載所述新的安全策略。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置，其方法包括基于哈希函數(shù)和密鑰樹進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全組的組密鑰的協(xié)商，使所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員獲取各自共享的組密鑰；所述物聯(lián)網(wǎng)安全組中的各個(gè)組員之間基于所述共享的組密鑰進(jìn)行通信并管理所述組密鑰。本發(fā)明提出的一種低功耗的物聯(lián)網(wǎng)安全組通信方法及裝置，將哈希函數(shù)和密鑰樹結(jié)合起來(lái)，既能實(shí)現(xiàn)組密鑰的協(xié)商通信，又能保證快速高效的實(shí)現(xiàn)組密鑰的更新，采用黑名單技術(shù)并設(shè)計(jì)了基于投票機(jī)制的異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，提高了物聯(lián)網(wǎng)安全組通信的靈活性和安全性。
文檔編號(hào)H04L9/32GK103023653SQ20121052443
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者王岢, 葉允明, 徐曉飛, 劉廣健 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院