[发明专利]基于随机应答响应机制的双向安全通信方法

说明书

本发明属于隐私通信与通信安全保障领域，公开了一种基于随机应答响应机制的双向安全通信方法。这种安全通信方式通过在发送者和接收者之间往来脉冲校验信号，以对接收用户与发送用户是否合法进行校验。这是一个发送者和接收者彼此认证认可的双向安全通信方式，双方可以同步确定对方的合法性。即使窃听者或伪造者偶然通过了一次身份认证，通信安全也有足够的容错空间，非法用户很难连续多次通过认证，那么发送者或接收者就会终止通信，保证了信息通信的安全性。

技术领域

本发明属于隐私通信与通信安全保障领域，是一种设备间通信的认证认可方式，更具体的说，是一种基于随机应答响应机制的双向安全通信方法。

背景技术

随着电子通信技术的不断发展，人们的日常交流变得越来越便捷，但是信息通信的安全性却始终难以保障。监听者往往可以通过各种技术手段截获、监听、甚至冒用合法用户的身份发送错误或者恶意的信息或代码，因此基于通信安全的技术越来越重要。

传统的通信安全采用足够长的随机编码，以逼近Shannon信道的容量，但远远谈不上“随机”，出于译码难度的角度考虑，编码又不能太长。当前的通信安全技术主要建立在信道编码技术(比如Turbo码和LDPC码的编、译码的基本原理以及各种编译码的算法基础上，Turbo码是通过伪随机交织器构造较长的伪随机码，并通过软入/软出译码器多次迭代实现译码。LDPC主要是通过一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码进行编译码，其性能优于Turbo码。)详见顾超.Turbo码与LDPC码编译码的研究[D].南京航空航天大学.2011。

一般来说，传统的双向通信中验证通信可靠性的方式主要是发送者不停发送信息，接收者接收到发送者的信息后再进行应答，但这种通信方式并不能有效防止攻击者或监听者的入侵和窃听，因为攻击者或窃听者也可以向接收者或发送者发出规定的应答信息。

当前主流的编译码方式，缺少足够方法来校验非法用户，一旦被截获，没有更好的保护方法。同时，攻击者可以以相同的报文格式来发送伪造的指令或信息，扰乱和破坏系统功能。所以本发明在一般的双向通信上设计了基于随机应答响应的认证认可方式，可以有效地识别合法与非法用户。

发明内容

针对现有通信安全尤其是非法用户识别的问题，本发明的目的是为了建立一种基于随机应答响应机制的双向安全通信方法。这种安全通信方式通过发送者和接收者彼此发送随机身份认证信息以保证用户的合法性，实现通信安全的目的。

本发明的技术方案如下：

一种基于随机应答响应机制的双向安全通信方法，在发送者和接收者通信的过程中，加上一组基于脉冲信号的验证机制；先建立一个双向通信的模型，将通信各方分为发送者A、接收者B和窃听者C；具体包括以下步骤：

步骤一：设计一组三元伪随机表

根据伪随机生成器生成一组三元伪随机数组表，该三元伪随机数组表由发送者A与接收者B离线共享；三元伪随机数组表的容量为T，发送者A当前需要发送的数据包序号，即时间戳s；每次校验的序列数与三元伪随机数组表中的元素一一对应，第i次校验所对应的三元数组为(x_i，y_i，z_i)；三元伪随机数组表同时为发送者A和接收者B共有，作为检验彼此合法身份的工具，而窃听者C不知晓三元伪随机数组表的内容；

步骤二：发送者发送数据包和校验信号

发送者A与接收者B建立链接之后，时间开始时记时间戳s＝0，成功发送一个数据包后，令s＝s+1；发送x_i个数据包后，发送一组校验信号，已经进行到的校验序列数为i，第i次校验的时间戳s_i为：

其中，x_i为三元伪随机数组表的第一个元素表示第i-1次校验与第i次校验间隔的数据包个数，[i/T]表示对i/T进行向下取整；