[实用新型]基于物理不可克隆功能的无线传感器网络

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线传感器网络，具体是一种基于物理不可克隆功能的无线传感器网络。

背景技术

近年来，物联网的以迅猛的速度发展，各国均高度关注物联网的建设。自温家宝总理提出感知中国的口号以来，我国的物联网建设也在紧锣密鼓的进行。与此同时，物联网的安全问题也引起了广泛的研究热潮，不同于现今已经发展比较成熟的因特网，物联网的安全保障措施几乎不存在。传感器网络是由大量体积小、价格便宜、电池供电、具有无线通信和监测能力的传感器节点组成。这些节点被稠密部署在监测区域，以达到监测物理世界的目的。因其节点通常无人看管，所以很容易被俘获和复制；因其节点通常使用无线传输，所以很容易被窃听；因其节点具有有限的处理能力，所以传输安全成为难以控制的问题。除此之外，针对其特点的各种攻击引起了投资者的重视和研究者的关注。目前已有一些抗特定攻击的方法，但几乎都没有形成统一的安全保障体系。

针对RFID的安全有效的认证机制一直是难以解决的问题，其可复制性更是带来了更大的挑战。基于物理不可克隆功能的出现彻底解决了这一问题，使得RFID的复制变得不可能，这一技术带来了终端认证机制的革命性变化。将其应用于构建物联网安全保障体系必将具有广阔的发展前景。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种克服现有的基于简单挑战应答机制可能被破解的危险，较为完整的基于物理不可克隆功能的无线传感器网络。

技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种基于物理不可克隆功能的无线传感器网络，包括：终端和服务器；所述服务器与若干个终端连接；

所述终端包括：物理不可克隆模块和FPGA；所述物理不可克隆模块与FPGA连接受FPGA的控制；所述物理不可克隆模块：包括两路选择器、前馈逻辑电路和判优器；

所述两路选择器包括:两个输入端：输入端A和输入端B，两个输出端:输出端A和输出B，和一个选择端；当选择端输入0时，输入端A连接输出端A，输入端B连接输出端B；当选择端输入1时，输入端和输出端交叉相连, 输入端A连接输出端B，输入端B连接输出端A；

所述前馈逻辑电路包括：两个输入端：输入端C和输入端D,一个输出端:输出端C；其输入端C和输入端D的位置随机生成，输出端C的位置也是随机生成，但是输入端C和输入端D在输出端C的前面，即构成前馈模式；

所述判优器包括：两个输入端：输入端E和输入端F,一个输出端：输出端D；当输入端E先变成1时，输出端D输出为1；当输入端F先变成1时，输出端D输出为0；

多个所述两路选择器级联后输出端与判优器的输入端连接；前馈逻辑电路的输入端与两路选择器的输入端或输出端连接；前馈逻辑电路的输出端与后级两路选择器的选择端连接；多个级联的两路选择器中若干个两路选择器的选择端与前馈逻辑电路的输出端相连，用于控制后级两路选择器的选择状态。物理不可克隆模块应用到终端的身份认证及密钥协商过程中，解决了终端及整个网络可能遭受到的复制攻击问题。

本实用新型中所述终端还包括：自毁电路模块；所述自毁电路模块与FPGA连接受FPGA的控制，同时所述自毁电路模块与所述物理不可克隆模块连接；

所述自毁电路模块包括：光敏传感模块和升压电路模块；所述光敏模块负责采集环境光强信息，并将光强信息转换为终端受入侵的判定信息，此判定方法基于当入侵者对终端进行解剖入侵时会将终端黑盒打开这样的事实，当黑盒被打开时，光敏传感模块则检测到环境光强的变化，由于黑盒的避光性非常好，通常情况下只要黑盒被打开环境光强则会迅速增强；当环境光强超过自毁电路模块内设定的阈值时判定为终端受到入侵，当环境光强低于设定阈值时终端处于安全状态；当终端受到入侵时，所述升压电路模块负责将较低的电源直流电压通过逆变电路和变压器将电源电压升到350V的高压，当终端受到恶意攻击时通过升压电路毁坏与自毁电路模块相连的物理不可克隆模块。终端的自毁电路模块的使用，保证了不论终端是受到恶意攻击还是终端电源快要耗尽，都能够对终端的进行自毁，保证了落入攻击者手中进行检测及解剖攻击的终端无效。结合物理不可克隆模块的应用，保证了基于物理不可克隆功能的无线传感器网络具有高度的安全性和可靠性。