[发明专利]在认知无线网络中生成随机数的方法及通信密钥产生方法

说明书

技术领域

本发明属于认知无线网络的安全技术领域，特别是涉及一种新的随机数生成方法及基于该随机数的密钥产生方法。 

背景技术  

一． 认知无线网络与频谱感知

认知无线网络应具备一系列感知过程，在各个过程中可以收集网络环境的时空频信息，包括从每个节点提取网络中每层的参数变化，以此确定最正确的网络参数，满足网络中单个节点、端到端乃至一组节点的通信目标需求。认知无线网络是解决资源受限条件下多网络共存的根本手段，同时也是实现未来异构网络融合的重要途径。

频谱感知是指终端能够感知周围的频谱使用情况，寻找可用的空白频段，并监测授权用户即主用户的出现。认知用户可以在不影响主用户的前提下使用这些空白频段，实现频谱资源的有效共享与优化利用。在无线通信中，随着终端地理位置的改变，终端所处环境中的无线电频谱由于受到周围基站及其他用户的影响，空闲的频谱空洞为不可预知量。

有关文献：Thomas R., Friend D., DaSilva L., et al, Cognitive networks, Cognitive Radio, Software Defined Radio, and Adaptive Wireless Systems, 2005, pp. 17～41. Manoj B. S., Rao R. R., Zorzi M., CogNet: a cognitive complete knowledge network system,  IEEE Wireless Communications, 2008, 15(6), pp.1～88.

二．    无线网络安全问题

通信安全的保障包括加密算法的安全以及加密密钥的安全，密钥产生和管理是整个无线网络安全体系的基石。现有的较高强度的加密算法主要有RSA和ECC，椭圆曲线密码体制是目前已知的公钥密码体制中，对每比特所提供加密强度最高的一种体制，且由于其计算简便性得到了越来越广泛的关注，ECC在非对称加密方法中起到了越来越重要的作用。RSA也是一种非对称加密算法，其基本原理是对超大数的因子分解，密码强度与素数的大小有关。有关文献：  Koblitz .N, Menezes A., Vanstone S. The state of elliptic curve cryptography, Designs, Codes and Cryptography, 2000, 19(2), pp.173～193. 王贵林, 卿斯汉,  一个证实数字签名方案的安全缺陷, 软件学报, 2004, 15(005, pp. 752～756.

对于对称加密算法，主要采用的是DES算法。DES是一种分组密钥，主要用于对数据进行加密传输。在无线通信中，可以用来对敏感信息进行加密。相比RSA、ECC等，其加密强度不高，但其所需要的计算资源较少。有关文献：Hammond P. H., Conference report of DES 84, Computer-Aided Engineering Journal, 1984, 1(6), pp. 206～207. 常巧霞, 程铁良, DES加密算法中S盒的分析与研究, 福建电脑, 2009, (9), pp.12-15. 马庆荣, 基数为R的DES加密解密算法的设计, 吉林省教育学院学报.学科版, 2009, (5), pp41-45.

另一种常用的加密算法为摘要算法，主要有MD5消息摘要算法和SHA安全散列算法。MD3算法的主要用途是对大容量的信息进行摘要，获得杂散序列，保证信息的完整性。但其存在杂凑函数的碰撞隐患，已经被破解。为保证通信数据安全，需要采用安全等级更高的摘要算法。SHA算法的核心思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将其转换成一段密文。SHA主要用于对传输的数据信息进行签名，防止明文信息被篡改。相比MD5等算法，其强度更高。是目前广泛使用的一种高强度摘要算法。有关文献：, Eastlake D., Jones P., US secure hash algorithm 1 (SHA1),   RFC 3174, September 2001: 2002.  Rivest R., RFC1321: The MD5 message-digest algorithm,  RFC Editor United States, 1992, .