[发明专利]一种基于爬行波的物理传播特性的安全认证方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于爬行波的物理传播特性的安全认证方法和系统，其中方法包括：采集可穿戴物联网设备接收到来自其他可穿戴物联网设备的RSS时间序列，将RSS时间序列按照信号强度进行成分分解，得到因多径衰落导致的小尺度变化和因障碍物或收发端天线距离变化导致的大尺度变化；移除大尺度变化中因身体动作导致的波动，得到残余的大尺度变化，将小尺度变化和残余的大尺度变化进行模式匹配，进而认证可穿戴物联网设备与其他可穿戴物联网设备是否来源于同一身份。通过本发明，即便在缺少用户接口的可穿戴物联网设备，也能准确对设备身份进行鉴定。

技术领域

本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种基于爬行波的物理传播特性的安全认证方法和系统。

背景技术

物联网(Internet of things，IoT)的使用已经增加了数十亿美元，并且正在第五代无线系统(5G)中占据中心地位。随着信息时代的不断向前发展，用户应用需求的多样化，推动了物联网技术的蓬勃发展，也催生了大量满足不同需求的物联网协议。海量物联网设备的投入使用，给人们的生活带来了极大便利。据统计，到2015年，我国物联网产业市场规模已经超过7500亿元；预计到2020年，我国物联网产业规模将超过15000亿元，而全世界物联网设备的数量将也达到200亿之多。

物联网的一个重要功能是通过身上智能设备实时感知用户的生物信号和日常活动，从而提供以人为本的服务。IoT的极简主义设计范例似乎是一把双刃剑：它为超低功耗通信开辟了一系列可能性，但却使得通信易受到恶意的攻击。最近的研究表明，无线连接很容易受到入侵，攻击者可以发送未经授权的命令使得物联网设备出现故障。

基本上，物联网设备是低端嵌入式设备，缺乏复杂的用户界面来促进传统的预共享密钥(PSK)安全协议。最近的进展利用辅助信道来保护无线链路。他们采用特殊的传感器，如加速度计和光传感器，或一些专用硬件，因此只能支持现有物联网设备的一小部分。将这些想法应用于通用设备的一个简单解决方案是为每个设备添加专用传感器，然而这将是昂贵的：它要求可穿戴设备制造商承担重大硬件投资并且还增加设备的硬件成本。我们认为，可行的安全解决方案必须支持多功能物联网设备，以最大限度地提高被广泛接受的可能性。

由此可见，现有技术存在需要增加高额硬件成本、身份识别的准确率低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于爬行波的物理传播特性的安全认证方法和系统，由此解决现有技术存在需要增加高额硬件成本、身份识别的准确率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于爬行波的物理传播特性的安全认证方法，包括：

(1)采集可穿戴物联网设备接收到来自其他可穿戴物联网设备的RSS时间序列，将RSS时间序列按照信号强度进行成分分解，得到因多径衰落导致的小尺度变化和因障碍物或收发端天线距离变化导致的大尺度变化；

(2)移除大尺度变化中因身体动作导致的波动，得到残余的大尺度变化，将小尺度变化和残余的大尺度变化进行模式匹配，进而认证可穿戴物联网设备与其他可穿戴物联网设备是否来源于同一身份。

进一步地，安全认证方法应用于可穿戴物联网设备的身份认证。

进一步地，步骤(2)包括：

移除大尺度变化中因身体动作导致的波动，得到残余的大尺度变化，将小尺度变化和残余的大尺度变化进行模式匹配，当小尺度变化和残余的大尺度变化的加权和大于等于阈值，则可穿戴物联网设备与其他可穿戴物联网设备来源于不同身份，否则可穿戴物联网设备与其他可穿戴物联网设备来源于同一身份。

进一步地，加权和为：

u＝ασ_l+βσ_s