基于聚合密钥分发的双向身份认证方法和系统

1.一种基于聚合密钥分发的双向身份认证方法，包括：注册中心、传感器终端、节点设备；其特征在于：所述双向身份认证方法由传感器终端执行，包括如下步骤：传感器终端将传感器终端的身份隐私信息发送给注册中心，获取注册中心响应所述传感器终端的身份隐私信息，发送的传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识；获取注册中心发送的节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识；传感器终端将传感器终端和节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识进行存储；传感器终端根据传感器终端和节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识，验证从节点设备发送的身份认证指令，并向节点设备发送会话认证指令；传感器终端将传感器终端的身份隐私信息发送给注册中心，获取注册中心响应所述传感器终端的身份隐私信息，发送的传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识，包括：传感器终端将传感器终端的设备ID，芯片唯一标识UID发送给注册中心，获取注册中心响应的传感器终端的身份标识ID Sensor 、哈希值HFC Sensor 、身份认证私钥SK Sensor ；传感器终端根据传感器终端和节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识，验证从节点设备发送的身份认证指令，并向节点设备发送会话认证指令，包括：传感器终端接收从节点设备发送的身份认证指令APS1，读取FLASH中SK Sensor ，根据SK Sensor 对APS1进行解密，获得(MPOS||V||TS 1 )，(MPOS||V||TS 1 )＝LDA(APS1，SK Sensor )，其中，LDA(·)表示轻量级解密算法，根据(MPOS||V||TS 1 )获取MPOS、MPOS中Pos、V和TS 1 ；其中，||表示联接操作；SK Sensor 表示传感器终端的身份认证私钥；Pos表示随机位置数据，TS 1 表示当前时间戳；MPos＝(Pos||ID Sink )⊕h(HFC Sink ||TS 1 )，V＝h(Pos||ID Sink ||HFC Sink ||TS 1 )；HFC Sink 表示节点设备的哈希值，ID Sink 表示节点设备身份标识；传感器终端读取FLASH中HFC sink 和ID Sink ，计算(Pos||ID Sink )＝MPos⊕h(HFC Sink ||TS 1 )和V'＝h(Pos||ID Sink ||HFC Sink ||TS 1 )；其中，⊕表示异或操作；h(·)表示哈希值计算函数；传感器终端检测V'＝V是否成立，如果成立，完成传感器与节点设备身份认证；传感器终端读取FLASH中ID Sensor 和HFC Sensor ，根据HFC Sensor 生成随机数R，计算IDF＝h(ID Sensor ||HFC Sensor ||R)和K'＝IEA(IDF,Pos)，其中，IDF表示传感器标识字段，K'表示临时会话密钥，IEA(·)表示标识提取算法；ID Sensor 表示传感器终端的身份标识，HFC Sensor 表示传感器终端的哈希值；传感器终端获取当前时间戳TS 2 ，计算M＝(ID Sensor ||R)⊕h(ID Sink ||TS 2 )、N＝LEA(HFC Sensor ||Pos||TS 2 ,K')；LEA(·)表示轻量级加密算法传感器终端将ID Sink 作为公钥，根据公钥获取会话认证指令APS2，APS2＝LEA(M||N||TS 2 )；传感器终端将APS2发送给节点设备；所述双向身份认证方法由节点设备执行，包括如下步骤：节点设备将节点设备的身份隐私信息发送给注册中心，获取注册中心响应所述节点设备的身份隐私信息，返回的节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识；获取注册中心发送的传感器终端节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识；节点设备将节点设备和传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识进行存储；节点设备根据节点设备和传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识，并向传感器终端发送身份认证指令，并验证从传感器终端发送的会话认证指令；节点设备将节点设备的身份隐私信息发送给注册中心，获取注册中心响应所述将节点设备的身份隐私信息返回的节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识发送给节点设备，包括：节点设备将节点设备的设备ID，芯片唯一标识UID发送给注册中心，获取注册中心响应的节点设备的身份标识ID Sink 、哈希值HFC Sink 、身份认证私钥SK Sink ；节点设备根据节点设备和传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识，并向传感器终端发送身份认证指令，并验证从传感器终端发送的会话认证指令，包括：节点设备生成随机位置数据Pos，获取当前时间戳TS 1 ，读取FLASH中ID sink 和HFC Sink ；节点设备计算MPos＝(Pos||ID Sink )⊕h(HFC Sink ||TS 1 )和V＝h(Pos||ID Sink ||HFC Sink ||TS 1 )；其中，||表示联接操作，⊕表示异或操作；HFC Sink 表示节点设备的哈希值，ID Sink 表示节点设备身份标识；节点设备读取FLASH中传感器的身份标识ID Sensor 作为公钥，根据公钥获取身份认证指令APS1，APS1＝LEA(MPOS||V||TS 1 ，ID Sensor )，其中，LEA(·)表示轻量级加密算法；节点设备将APS1发送给传感器设备；节点设备接收从传感器终端发送的会话认证指令APS2，读取FLASH中SK Sink ，根据SK Sink 对APS2进行解密，获得(M||N||TS 2 )，根据(M||N||TS 2 )获取M和M中ID Sink ||TS 2 ；SK Sink 表示节点设备的身份认证私钥；TS 2 表示传感器终端获取的当前时间戳；M＝(ID Sensor ||R)⊕h(ID Sink ||TS 2 )、N＝LEA(HFC Sensor ||Pos||TS 2 ,K')，其中，ID Sensor 表示传感器终端的身份标识，HFC Sensor 表示传感器终端的哈希值；R表示随机数；K'表示临时会话密钥；节点设备计算(ID Sensor ||R')＝M⊕h(ID Sink ||TS 2 )；节点设备根据(ID Sensor ||R')计算IDF'＝h(HFC Sensor ||ID Sensor ||R')，根据IDF'和Pos，计算K＝IEA(IDF',Pos)；IEA(·)表示标识提取算法；R'表示随机数；节点设备根据K对APS2进行解密，获得(HFC' Sensor ||Pos'||TS 2 )，(HFC' Sensor ||Pos'||TS 2 )＝LDA(APS2,K)；LDA(·)表示轻量级解密算法；节点设备检测HFC' Sensor ＝HFC Sensor 且Pos'＝Pos是否成功，如果成功，建立节点设备与传感器会话链接；所述双向身份认证方法由注册中心执行，包括如下步骤：注册中心执行从节点设备获取节点设备的身份隐私信息，生成节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识；注册中心执行从传感器终端获取传感器终端的身份隐私信息，生成传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识；注册中心执行将节点设备和传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识分别发送给节点设备和传感器终端；注册中心执行从节点设备获取节点设备的身份隐私信息，生成节点设备的身份认证私钥、哈希值和身份标识，包括：注册中心执行根据节点设备的UID，生成节点设备身份标识ID Sink ；注册中心执行根据节点设备身份标识ID Sink 生成节点设备的身份认证私钥SK Sink ，SK Sink ＝Setup(ID Sink )；Setup(·)表示私钥生成函数；注册中心执行根据节点设备的设备ID获取节点设备的功能代码FC Sink ，根据功能代码FC Sink 计算节点设备的哈希值HFC Sink ，HFC Sink ＝h(FC Sink )；h(·)表示哈希值计算函数；注册中心执行从传感器终端获取传感器终端的身份隐私信息，生成传感器终端的身份认证私钥、哈希值和身份标识，包括：注册中心执行根据传感器终端的UID,生成传感器终端身份标识ID Sensor ；注册中心执行根据传感器终端身份标识ID Sensor 生成传感器终端的身份认证私钥SK Sensor ，SK Sensor ＝Setup(ID Sensor )；Setup(·)表示私钥生成函数；注册中心执行根据传感器终端的设备ID获取传感器终端的功能代码FC Sensor ，根据传感器终端功能代码FC Sensor 计算传感器终端的哈希值HFC Sensor ，HFC Sensor ＝h(FC Sensor )；h(·)表示哈希值计算函数。