[发明专利]一种物联网根密钥产生装置及方法

摘要

本发明提供的是一种物联网根密钥产生装置及方法。包括物联网根密钥基础量产生单元、物联网根密钥扰动量参数获取单元、物联网根密钥产生单元和保护电路单元。物联网根密钥基础量产生单元包括真随机数产生器和模数转换器；物联网根密钥扰动量参数获取单元包括数字温度传感器、数字陀螺仪和光强检测装置；物联网根密钥产生单元包括单片机和通信芯片；保护电路单元与物联网根密钥基础量产生单元、物联网根密钥扰动量参数获取单元和物联网根密钥产生单元电路连接。本发明引入了环境振动、光照强度、环境温度作为物联网根密钥扰动量，使物联网根密钥是一个真随机数，通过物联网根密钥基础量与物联网根密钥扰动量相结合，提升了物联网根密钥的破译难度。

主权项

1.一种物联网根密钥产生装置，其特征是：包括物联网根密钥基础量产生单元、物联网根密钥扰动量参数获取单元、物联网根密钥产生单元和保护电路单元；所述物联网根密钥基础量产生单元由真随机数产生器和第一模数转换器组成，真随机数产生器产生kbit的真随机数模拟量传输至第一模数转换器，第一模数转换器产生kbit真随机数数字量作为物联网根密钥基础量输出至物联网根密钥产生单元中的单片机；所述物联网根密钥扰动量参数获取单元由数字温度传感器、数字陀螺仪和光强检测装置组成，光强检测装置由光敏电阻和第二模数转换器组成，数字温度传感器采集物联网装置的温度信息，并转化为数字信号输出至物联网根密钥产生单元中的单片机，并且要求上述温度信息的长度大于表示向下取整；数字陀螺仪通过采集物联网装置的振动系数信息，并转化为数字信号输出至物联网根密钥产生单元中的单片机，并且要求上述振动系数信息的长度大于光强检测装置中光敏电阻采集物联网装置的外界光照强度信息，并转化为模拟信号输出至第二模数转换器，第二模数转换器将携带物联网装置的外界光照强度信息的模拟量作为输入量，并转化为数字信号输出至物联网根密钥产生单元中的单片机，并且要求采集的物联网装置的外界光照强度信息的数字信号的长度大于所述物联网根密钥产生单元由单片机和通信芯片组成，单片机和通信芯片通信连接，通信芯片与外部的物联网装置通信连接，单片机根据物联网根密钥重规划方法产生长度为kbit的数据并作为物联网根密钥扰动量使用；单片机将物联网根密钥基础量产生单元所输出的长为kbit的物联网根密钥基础量数据和单片机所产生的长为kbit的物联网根密钥扰动量数据作为输入量，根据物联网根密钥混淆方法对所述输入量进行处理，输出kbit的数据至通信芯片；通信芯片将单片机输出的kbit数据作为输入量，通过通信芯片对kbit数据的输入量进行电平转换，将经过电平转换的kbit数据输出至指定的物联网装置作为物联网根密钥使用；所述保护电路单元与物联网根密钥基础量产生单元、物联网根密钥扰动量参数获取单元和物联网根密钥产生单元电路连接，由电容和电阻组成，作用是保持电路的电流电压稳定；所述物联网根密钥重规划方法的具体实现步骤为：(1.1)单片机编程产生一个长为kbit的空数组R；(1.2)单片机将来自数字温度传感器的携带物联网装置的温度信息的数字信号作为输入量，并截取其中前作为数组R的第1位到第位；(1.3)单片机将来自数字陀螺仪的携带物联网装置的振动系数信息的数字信号作为输入量，并截取其中前作为数组R的第到第位；(1.4)单片机将来自光强检测装置中模数转换器的携带物联网装置的外界光照强度信息的数字信号作为输入量，并截取其中前作为数组R的第到第k位；(1.5)单片机将最终所产生的长为kbit的数组R作为物联网根密钥扰动量使用；所述物联网根密钥混淆方法的具体实现步骤为：(2.1)将模数转换器产生的kbit物联网根密钥基础量数据逐个标记为a(1),a(2),…,a(k)；(2.2)将单片机产生的kbit物联网根密钥扰动量数据逐个标记为b(1),b(2),…,b(k)；(2.3)在2和之间随机选择一个正整数作为分组数h+1，为向下取整选择；(2.4)判断k能否整除h，若是，则重新执行子步骤(2.3)；若否，则执行子步骤(2.5)；(2.5)将步骤(2.1)中kbit物联网根密钥基础量a(1),a(2),…,a(k)每为一组，其中表示向下取整，按顺序分为h+1组，并标记为x(1),x(2),…,x(h),x(h+1)，其中x(1),x(2),…,x(h)中每组包含数据、x(h+1)组中包含数据；(2.6)在2和k‑1之间随机选择一个正整数作为移位数f；(2.7)将步骤(2.2)中kbit数据b(1),b(2),…,b(k)向左移fbit生成新的扰动量，此时b(1),b(2),…,b(k)变为b(f+1),b(f+2),…,b(k),b(1),b(2),..,b(f)；(2.8)将步骤(2.7)中kbit数据b(f+1),b(f+2),…,b(k),b(1),b(2),..,b(f)按序划分为h+1组，并标记为y(1),y(2),…,y(h),y(h+1)，其中y(1),y(2),…,y(h)中每组包含数据、y(h+1)中包含数据；(2.9)将步骤(2.5)中的h+1组数据x(1),x(2),…,x(h),x(h+1)和步骤(2.8)中的h+1组数据y(1),y(2),…,y(h),y(h+1)按照物联网根密钥分组计算方法进行计算；(2.10)输出z(1),z(2),…,z(h),z(h+1)共kbit数据；所述物联网根密钥分组计算方法的具体实现步骤为：(3.1)根据物联网根密钥混淆方法确定总的分组数h+1；(3.2)确定当前计算组数i为1；(3.3)令第x(i)组的数据中的每bit数据和第y(h‑i)组的数据中的每bit数据按顺序进行异或计算求得第z(i)组共数据，即令(3.4)判断i是否等于h，若否，则执行步骤(3.5)；若是，则执行步骤(3.6)；(3.5)令i＝i+1，然后重新执行到步骤(3.3)；(3.6)令第x(h+1)组的数据中的每bit数据和第y(h+1)组的数据中的每bit数据按顺序进行异或计算求得第z(h+1)组共数据，即令(3.7)形成z(j)，其中j＝1,2,…,h,h+1，共kbit数据。