[发明专利]一种物联网密钥协商方案的综合评估方法

说明书

本发明涉及一种物联网密钥协商方案的综合评估方法，其技术特点是：本发明通过计算物联网密钥协商效率；计算物联网密钥交互时延；计算物联网密钥协商过程中的计算时延；并综合物联网密钥协商效率、物联网密钥交互时延、物联网密钥协商过程中的计算时延，计算当前物联网密钥协商方案的综合协商效率指标，选择效率最高方案进行密钥协商。本发明针对如今密钥协商效率评估只考虑协商成功率与信息泄露率的情况，考虑到密钥协商中多次交互带来的时延以及高计算复杂度带来的资源消耗，为远距离时延敏感的通信场景以及物联网节点等资源受限场景的密钥协商提供密钥协商方案的选择。

技术领域

本发明属于物联网无线通讯领域，尤其是一种物联网密钥协商方案的综合评估方法。

背景技术

随着当前5G技术的发展，物联网设备承担着更加重要和私密性的数据传输业务，其安全性亟需得到保障。然而，由于物联网通信设备具备低功耗的特点，很难通过传统的公钥加密的方法保证其数据传输的安全性。近期，有研究表明，可以在物理层利用无线信道的天然互易性，将信道的参数直接转化为对称密钥，对数据进行加密。密钥协商是获得一致密钥的关键步骤，恰当的密钥协商方案能够提高生成密钥速率并降低信息泄漏率。现有的密钥协商方案主要分为双向的密钥协商协议和单向的纠错编码。BBBSS协议利用多轮奇偶校验与二分纠错进行密钥协商。为减少协商过程中信息泄露，Cascade协议改进BBBSS协议，利用前轮的奇偶校验信息减少当前轮奇偶校验信息的泄露。为进一步减少密钥协商过程的交互次数，Winnow协议对于不一致的密钥分组通过发送Hamming码校验子进行纠错。进一步的，为提高纠错效率，减少泄露，BCH码、Turbo码、LDPC码等纠错编码都可以被用于密钥协商。不同的密钥协商方案适用于不同的密钥生成系统，因而需要对不同的密钥协商方案做出评估，以针对特定的密钥协商场景选取合适的密钥协商方案。

对不同密钥协商方案的协商效率进行评估，有利于不同密钥生成系统选取合适的密钥协商方案。现有的评估指标使用协商效率评估不同密钥协商方案的性能，而密钥协商效率仅考虑密钥协商中泄露信息数据量与最终生成密钥间的比例，实际情况中Cascade协议交互次数过多，纠错编码译码复杂度高等问题不能得到解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种物联网密钥协商方案的综合评估方法，能够实现不同密钥生成场景下的密钥协商方案评估。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种物联网密钥协商方案的综合评估方法，包括以下步骤：

步骤1、计算物联网密钥协商效率；

步骤2、计算物联网密钥交互时延；

步骤3、计算物联网密钥协商过程中的计算时延；

步骤4、综合物联网密钥协商效率、物联网密钥交互时延、物联网密钥协商过程中的计算时延，计算当前物联网密钥协商方案的综合协商效率指标；

步骤5、在备选密钥协商方法中选择综合协商效率指标最高的协商方案进行密钥协商。

而且，所述步骤1的具体计算方法为：

p_e＝p_s(ε)·[1-lr]

其中，p_ε为物联网密钥协商效率；p_s(ε)为当前物联网密钥协商方案的协商成功率；lr为物联网密钥协商信息泄漏率；M为物联网密钥协商过程中由于信息交互而泄漏的信息量；K∈{0,1}^N；K为经过协商后长度为N的物联网密钥串。

而且，步骤2的具体计算方法为：

T_d＝N_ia·t_d