[发明专利]一种雾网络中基于区块侧链结构的设备认证方法

说明书

本发明涉及一种雾网络中基于区块侧链结构的设备认证方法，属于移动通信领域。首先向本地授权服务中心ASC进行认证信息的注册，设备数字证书哈希值会存储在本地侧链中，雾节点集编号会存储在公共主链中，以实现认证信息的共享；其次，设备向距离最近的雾节点FN发送认证请求，FN在主链中查询设备注册时所在的雾节点集编号，根据编号选择认证方式。若属于当前雾节点集，则进入本地认证阶段；否则，进入信息共享认证阶段。由此，通过认证信息共享实现设备的跨域认证。在本方案中，通过可信FN之间通信，减少加密和签名的次数，减少了计算资源的消耗；同时通过分域和认证信息共享，减小了认证时间和存储开销。

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及一种雾网络中基于区块侧链结构的设备认证方法。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，物联网已经融入到生活中的各个领域。与此同时，连接到物联网的设备呈指数级增长。大量设备产生的海量数据为以云中心及时有效处理数据带来了更大的负担。因此，计算模型转入到了以边缘计算为中心的新模型，通过拥有计算能力的边缘设备来减轻云中心的计算负担。由于边缘设备和终端设备数量多、层次复杂，因而系统对安全性的要求也更高。设备的身份认证作为接入物联网的第一道屏障，必须做到高效和安全。而传统的身份认证大多数是基于云中心的集中式认证网络架构。但是此架构的容错率和安全性相对较低，因此，迫切地需要一个高效且安全的物联网设备的分布式身份认证系统。

区块链与物联网技术的结合也成为了未来的发展趋势。区块链技术利用加密、认证技术和共识机制维护一个完整的、分布式的、不受篡改的连续账本数据库。目前也已经有利用区块链技术实现物联网设备的认证，大多数是利用一条区块链来存储设备的认证信息，通过信息的匹配来实现设备的认证。这种方式在认证过程中存在大量的加密和验证的步骤，消耗了大量的计算资源。同时，节点存储了整条区块链，当物联网规模很大时，节点会花费大量的存储资源。另外，设备跨域后，设备要想再次接入物联网，需要再一次注册，浪费了设备认证的时间。

为了解决上述问题，在本发明中设计了一种基于区块侧链快速双向锚定协议的物联网移动设备认证方案。首先，按地理位置划分不同的区域，每个区域中的节点维护一条属于自己的侧链，实现新设备的认证信息存储；然后，所有域共同维护一条公共主链，从而实现全网认证信息的共享。本方案通过快速双向锚定协议减少加密和签名时间，降低计算开销，同时通过分域和认证信息共享，减小了认证时间和存储开销。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种雾网络中基于区块侧链结构的设备认证方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雾网络中基于区块侧链结构的设备认证方法，该方法包括以下步骤：

S1：按照FN地理位置，将FN划入不同的FNS中。每一个FNS维护一条基于DPoS共识本地侧链，实现物联网中新设备在本域中注册时认证信息的存储。同时，所有FNS共同维护一条基于PoW共识的公共主连，实现全网设备认证信息的共享。

S2：当新的移动设备有任务卸载等需求时，其向所处域中的ASC发送数字证书注册请求，请求信息需用椭圆曲线加密算法加密并签名。注册成功后，ASC将数字证书的哈希值返回给设备，并分别在本地侧链和主链中发布交易。

其中，椭圆曲线加密算法步骤如下：

1)确定一组参数，将这些参数表示为(CURVE,G,n)，其中CURVE为点域和椭圆曲线的几何方程，G为所有点积运算的基点，n为椭圆曲线的乘法阶，并且nG＝0。

2)接收方将创建一个私钥和一个公钥。其中私钥为范围[1,n-1]内的随机数。

d＝rand(1,n-1)

公钥是私钥与基点的椭圆曲线点积。

Q＝d×G