[发明专利]一种物联网设备与雾节点认证系统和方法

说明书

本发明属于雾计算技术领域，公开了一种物联网设备与雾节点认证系统和方法，物联网设备与雾节点认证系统由雾层和设备层组成；其中，雾层由许多雾节点构成，雾节点部署在物联网设备附近，一个雾节点与一个或者多个物联网设备进行通信，每个物联网设备只归属于某个雾节点覆盖的通信范围内；每个物联网设备中嵌入一个物理不可克隆函数PUF；物联网设备与雾节点以无线通信方式传输数据；物联网设备与雾节点认证方法包括：可信的注册中心为物联网设备进行注册；进行物联网设备和雾节点间的安全认证。本发明提供的物联网设备与雾节点认证系统，具有低延迟性、安全性和高效性，适合物联网设备和雾节点间的相互认证和安全通信。

技术领域

本发明属于雾计算技术领域，尤其涉及一种物联网设备与雾节点认证系统和方法。

背景技术

目前，雾计算是将云计算扩展到了网络边缘的一种新的分布式计算范式，它直接为物联网设备提供了计算，网络、存储。雾计算不仅能使基于云的服务扩展到大型地理分布。雾计算的引入解决了云计算中存在的延迟问题，因而雾计算能够有效地为数量上快速增加的物联网设备提供各种各样的应用。在雾计算环境中，雾节点部署在物联网设备附件，物联网设备采集的数据需要通过无线方式传输给雾节点进行处理，这就需要设计一种有效的物联网设备和雾节点之间的认证方案，来抵抗各种已知的攻击。

设计物联网设备和雾节点之间的认证面临许多挑战，例如，应该满足低延迟性；当雾节点被捕获时，认证系统应该是安全的；另外，由于物联网设备是资源受限的，因此认证系统也应该是轻量级的。目前的认证方案不能很好地解决这些挑战。一些认证方案借助云来辅助物联网设备和雾节点之间的认证，这增加了认证延迟，不符合雾计算的低延迟性特征。一些认证方案不具备鲁棒性，这些认证方案将敏感信息存储在雾节点中，由于雾节点的部署在物联网设备附近的公共区域，很容易被攻击者破坏或者捕获，被捕获的雾节点将泄漏敏感信息。还有一些认证方案使用复杂的密码原语，不适合资源受限的物联网设备参与认证。因此，亟需设计一种有效的物联网设备和雾节点之间的认证系统。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前的认证方案不能很好地满足低延迟性以及轻量级的要求。

(2)目前的认证方案不具备鲁棒性，很容易被攻击者破坏或者捕获，被捕获的雾节点将泄漏敏感信息。

(3)目前的认证方案使用复杂的密码原语，不适合资源受限的物联网设备参与认证。造成物联网设备运行效率低下和安全性差。

解决以上问题及缺陷的难度为：解决上述问题的最大难点问题是如何设计满足雾计算环境中的认证方案。雾计算环境中的认证方案需要同时具有低延迟性、高安全性、高效率以及适合资源受限的物联网设备参与认证等特征，也需要能抵抗物联网设备被克隆攻击。本发明解决了现有认证方案存在的上述问题，实现了雾节点和物联网设备之间的有效安全认证。

解决以上问题及缺陷的意义为：由于雾计算环境中的物联网设备和雾节点来自不同的信任域，这使得雾计算最具有挑战性安全问题是如何实现对物联网设备的认证。认证是安全的基础，没有安全保障的雾计算环境将失去其引入的目的。本发明的实施有助于雾计算的成功实施。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种物联网设备与雾节点认证系统和方法，尤其涉及一种基于PUF的物联网设备与雾节点认证系统和方法。

本发明是这样实现的，一种物联网设备与雾节点认证系统，所述物联网设备与雾节点认证系统由雾层和设备层组成；其中，所述雾层由许多雾节点构成，所述雾节点部署在物联网设备附近，一个雾节点与一个或者多个物联网设备进行通信，每个物联网设备只归属于某个雾节点覆盖的通信范围内。

进一步，每个物联网设备中嵌入一个物理不可克隆函数PUF，所述物理不可克隆函数是一种依赖芯片特征的硬件函数实现电路，用于对物联网设备进行唯一性标识。

进一步，所述物联网设备与雾节点以无线通信方式传输数据。