[发明专利]一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法

说明书

本发明公开一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法。该方法主要采用分布式学习过程中的信息获取、认证令牌生成、轻量级群认证协议的设计以及协作群组的自动化更新方法，实现分布式边缘协作中快速和准确的设备身份认证。该方法利用上一轮边缘协作过程中的分布式学习信息生成令牌用于下一轮边缘协作的设备身份认证，无需额外生成和分发秘密信息和密钥，可以极大地降低认证时延，实现轻量级和快速的身份认证。所公开的方法利用分布式边缘协作中现有的动态学习过程和信息，提供了一个自动认证信息更新方法，可以实现高安全性能。该轻量级群认证方法可以广泛应用于6G网络和分布式边缘协作系统中。

技术领域

本发明涉及网络安全领域，具体的涉及一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法。

背景技术

6G网络集成大量异构的边缘设备、机器和系统。分布式边缘协作将被广泛用于6G网络以提供海量连接、高性能端到端传输时延以及灵活接入处理能力，以及用于全息通信、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)、元宇宙等业务的发展。多个边缘设备作为一个群组并基于分布式学习协同以实现高效的通信、计算以及信号和数据处理等目标。攻击者通过假冒其中的一个/多个设备实现信息窃取并破坏边缘协作。因此，这些边缘设备需要互相验证其身份，只有合法的边缘设备才能加入群组以实现可靠的协作。

现有的基于密钥和证书的认证方法往往依赖于可信第三方，通过增加计算量来增大被破解的难度，从而保护设备和信息的安全，并不适用于分布式边缘协作中，且这些方法需要额外的安全信息，通过密钥生成、分发、更新和销毁等步骤，导致过长的认证时延以及过高的计算和存储代价。另一方面，一对一的身份认证方法，即只有一个验证方和被验证方的方法，在分布式边缘协作中需要较长的时间来实现设备的相互验证，导致过大的认证时延。

因此，针对分布式边缘协作中的设备身份认证的问题，轻量级群认证方法已成为亟待解决的技术课题。

发明内容

为克服上述缺陷点，本申请的目的在于：提供一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法，该方法可以实现高效的群体身份认证。

为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：

一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法，其特征在于，所述认证系统包括多个分布式边缘协作设备，每个所述设备配置唯一身份ID，

所述方法包括如下步骤：

1)初始化：即分布式边缘协作系统的初始化并生成系统参数，并完成初始的边缘协作设备注册，这些边缘协作设备加入同一个群组，基于分布式机器学习算法协同完成一个任务，每个设备配置有唯一身份识别信息，

2)分布式学习过程中的信息获取：所有的边缘协作设备收集上一轮分布式边缘协作的信息，这些信息具备独特性、高随机性和时变特性，很容易被同一个群组的边缘设备识别，但很难被非群组设备窃取和预测，

3)基于学习信息的认证令牌生成：所有的分布式边缘协作设备利用上一轮收集到的分布式学习过程中的信息，智能地生成唯一的认证令牌，并用于下一轮分布式边缘协作开始之前设备之间的相互验证，

4)轻量级群认证协议的设计：

即所有的边缘协作设备将其认证令牌广播给群组内其他的边缘设备，群认证是指群组内设备的相互认证，每个设备可以同时验证群组中的其他多个设备，

边缘设备之间的群认证按照以下方式实现：

Φ₀表示所有认证的边缘设备都是合法设备，Φ₁表示认证的边缘设备中存在至少一个攻击者，ε为分布式机器学习的收敛精度界限，参数α和β由注册管理设备在边缘设备注册时秘密分发给它们，