[发明专利]一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法

说明书

本发明公开了一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法，包括以下步骤：S1、Lora网络部署之前，在Lora网关和通讯模组出厂时，分配AES128的网络秘钥；S2、入网完成后根据入网过程中的交互信息，生成网络会话秘钥；S3、入网过程中的交互信息和广播信息使用网络秘钥加密，节点与网关的私有信息交互使用网络会话秘钥与报文中携带的随机码生成该报文的加解密秘钥。本发明通过CRC校验保证MAC层报文的完整性，通过随机码防止重放攻击，通过S3所述加解密秘钥生成方法保证同一帧报文重复发送时密文不同。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法。

背景技术

物联网的发展和应用依赖于无线通信技术，而无线信道是一个开放性信道，它给网络部署带来便利的同时，也增加了一些不安全的因素，比如信道窃听，假冒攻击，信息篡改和重放攻击。

Lora是一种低功耗远距离的无线通信技术，在低功耗，大容量，远距离，低速率的物联网场景中得到了越来越广泛的应用。与其他无线通信技术类似，Lora网络同样存在着信道窃听，假冒攻击，信息篡改和重放攻击的安全风险，本发明针对以上所述安全问题，设计了一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种适用于Lora网络的MAC层安全通信的方法，包括以下步骤：

S1、Lora网络部署之前，在Lora网关和通讯模组出厂时，针对部署的应用场景，分配AES128的网络秘钥NwKey，该网络秘钥NwKey以密文的形式存于Lora网关和通讯模组的flash中；

S2、Lora通讯模组入网完成后，根据入网过程中的交互信息，生成网络会话秘钥NwSkey；

S3、Lora网络信息交互的所有报文均携带随机码，网络中的数据信息交互的加解密算法为AES128，入网过程中的交互信息和广播信息使用网络秘钥NwKey加密，节点与网关的私有信息交互使用针对本报文的加解密秘钥，该加解密秘钥通过注册成功后生成的网络会话秘钥NwKey与收发报文中携带的随机码生成；接收方接收到发送方的报文后，从随机码中解析出发送方的报文计数器值。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中Lora通讯模组入网完成后，根据入网过程中的交互信息，生成网络会话秘钥NwSkey，具体包括以下步骤：

S21、Lora通讯模组的入网请求报文中携带节点ID和随机码，其中，节点ID记为nodeID，随机码记为nodeNonce；

S22、Lora网关的入网应答报文中携带网关地址和随机码，其中，网关地址记为gwAddr，随机码记为gwNonce；

S23、网络会话秘钥的计算：

NwSkey＝aes(nodeID|nodeNonce|gwAddr|gwNonce)。

作为本发明的一种优选技术方案，网络部署完成，自组网过程和网络数据信息交互过程的加解密均与随机码nonce相关，步骤S3中随机码nonce的生成方法包括以下步骤：

Q11、假设nonce占N个字节，将N个字节随机码由两部分组成，一部分为计数器counter，一部分为随机数randomValue，其中randomValue占9个bit位，那么randomValue的取值范围0～511；而counter的取值范围则是0～(2^N*8-9-1)；

Q12、对于Lora网络中的发送方而言，随机码的计时器值就是发送报文计数器，