[发明专利]基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法

权利要求书

1.一种基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建无人机系统蜂群可信证明架构：

构建一个三层结构的无人机系统蜂群可信证明架构，其中第一层为无人机组网层、第二层为边缘层、第三层为云端；

所述无人机组网层中包括N个无人机群，且N≥2；

所述边缘层包含一个掌握网络拓扑信息的拓扑控制器以及N个聚合验证器；其中N个聚合验证器与N个无人机群一一对应；

所述云端具体为云端验证器；

(2)分簇并生成树状网络：

2.1)利用拓扑控制器对每个合法无人机划分其所属簇，并发送簇编号n到无人机，n＝1,2,…,N；

2.2)无人机按照簇编号选择与其编号相同的无人机作为同一簇，且在同一簇中将距离聚合验证器最近的无人机作为根节点，然后自组织地组网形成一个树状网络，该树状网络的拓扑为分层结构且在单位时间内不变，具有根节点和各分支节点，在分支节点中包含父节点和子节点；

2.3)所有簇分别进行组网，最终得到N个树状网络；

(3)拓扑控制器向N个聚合验证器分别发送其需要负责验证的树状网络拓扑信息和无人机编号；

(4)树状网络的根节点将自身编号发送给与其编号相对应的聚合验证器，该验证器检查此编号是否在拓扑控制器向其发送来的无人机编号中；若在，进入步骤(5)；反之，聚合验证器丢弃收到的根节点编号，然后直接执行步骤(13)；

(5)聚合验证器向需要负责验证的无人机发起认证请求广播；

(6)收到认证请求的无人机决定是否响应该请求，若判断请求中的信息为过期信息，则不予响应，并丢弃此次请求后直接执行步骤(13)；反之，予以响应，无人机采用聚合签名算法创建其认证签名，并生成聚合签名；

(7)聚合验证器接收聚合签名，并利用聚合签名验证算法验证该聚合签名，若验证通过，则聚合验证器发送正确的可信证明结果到拓扑控制器，并直接执行步骤(12)；反之，聚合验证器发送错误的可信证明结果到拓扑控制器，并向云端验证器发送溯源认证请求；

(8)云端验证器收到来自聚合验证器的溯源认证请求后，向聚合验证器发送一个确认信号ACK，等待聚合验证器向云端验证器发送待溯源无人机的签名集合；

(9)聚合验证器收到确认信号ACK后，向聚合验证器对应的簇内的无人机提出特殊安全认证请求，请聚合验证器对应的簇内的无人机分别提交自身签名，从而得到签名集合并将其发送到云端验证器；

(10)云端验证器收到签名集合后，利用二分法找出该签名集合中的不可信签名和提交不可信签名的无人机编号，即受损节点；然后生成包含所述签名集合中所有提交不可信签名的无人机列表；

(11)云端验证器将无人机列表作为可信证明结果告知拓扑控制器；

(12)拓扑控制器综合网络的拓扑信息和可信证明结果决定下一单位时间的无人机群分簇情况，并对提交不可信签名的无人机进行维护；

(13)可信证明结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述无人机组网层中的无人机群均由处于随机移动状态的无人机构成，且所有无人机通过蜂窝无线网络相互通信，进行安全签名和数据传输；边缘层中的聚合验证器通过无线通信基站与无人机通信，用于验证网络中无人机的软件完整性；云端验证器是具有计算能力的第三方可信平台，用以实现大规模复杂计算和对大量数据进行存储。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)所述认证请求中附带当前请求的时间信息和随机数信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)中无人机采用聚合签名算法创建其认证签名，并生成聚合签名具体是子节点无人机将其签名向上发送到其父节点，父节点将自己的签名和收到的所有子节点的签名依次汇总发送至根节点，根节点将自己的签名和父节点汇总的签名做聚合，得到最终的聚合签名。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述聚合签名算法采用无证书聚合签名算法。