[发明专利]基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法，主要解决现有方法延迟高、效率差，且无法进行精确溯源的技术问题。包括：1)构建无人机系统蜂群可信证明架构，同时无人机群生成树状网络；2)无人机群创建聚合签名发送至聚合验证器；3)聚合验证器验证聚合签名，对验证不通过的签名请求云端验证器进行溯源认证；4)云端验证器响应溯源请求，采用二分法进行溯源并将得到的受损设备列表发送至拓扑控制器；5)拓扑控制器根据溯源结果做出响应。本发明通过构建基于边缘计算的无人机系统蜂群可信证明架构，使用远程可信认证设备对网络系统做完整性验证，能够检测出无人设备是否遭到恶意攻击，有效保证了无人系统的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于网络安全技术领域，特别涉及一种基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法。可用于无人系统安全性验证、软件完整性验证。

背景技术

近年来，无人机由于具有体积小、灵活、易部署等优势，在搜索、救援、调查和军事等领域逐步得到应用。相对于单一无人机的应用，无人机机群由于可以提供更多的整体负载，通过云资源虚拟化等技术，进而使机群能够整合群体资源，具备更高的计算能力，从而完成更加复杂多样的任务，因此，无人机群的应用是无人机未来发展的重要方向。

无人机群间通过自组织网络进行相互通信和完成资源池的构建，与此同时，新的挑战和问题也因此衍生而出。如何对无人机群的状态进行安全、高效的认证成为一个值得研究的新方向。相比于传统的大型有人机，无人机受限于体积和功耗，机载负荷能力较弱，因而通常缺乏专用防篡改硬件，很容易受到各种形式的网络攻击。恶意攻击者可以对无人机机载软件进行攻击和破坏，影响无人机的安全运行。国内外提出了许多研究方案，但此类方案架构大多是通过单一远程验证器完成对组网中无人机软件完整性的验证，这些架构对远程验证器的计算能力和存储资源有较高要求。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“云服务场景下无证书数字签名方案”(专利申请号CN201810202513.9,申请公布号CN110430041A)中公开了一种云服务场景下无证书数字签名方案，该方法在云服务环境下，将分层身份加密体系引入该模型，可以避免PKG拥有主密钥所产生的安全隐患，同时采用聚合签名方法适合用户众多大范围开放式的云环境域。但其不足之处是，所采用的聚合验证是由单一中心设备完成，其他设备都需要与中心设备进行交互，当用于无人机等通信带宽受限的场景时，会影响验证的效率；另一方面，该方案仅能够对多个设备进行批量群体验证，无法对受损设备进行精确定位。

在论文“SANA:Secure and Scalable Aggregate Network Attestation”(In ACMConference on Computer and Communications Security(CCS),2016.)中公开了一种基于SEDA的群体验证方法，该方法通过应用聚合签名能够对多个节点进行快速的批量验证，但是其聚合签名长度和受损设备数量相关，随着受损设备数量的增加，聚合签名长度也会不断增加，验证效率会降低；同时，其对受损设备的定位依赖于受损设备自身的如实汇报，当设备本身被入侵无法对真实状况进行反馈时，则无法对受损设备实现定位。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术中存在的不足，提出一种基于边缘计算的无人系统蜂群可信证明方法，用于解决已有的远程可信证明方法在签名的传输与验证上存在延迟高和效率差的问题，以及现有方法无法对受损无人设备进行精确溯源，导致后续维护处理不便的问题。