一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法
本专利技术属于无线广域网络领域，涉及一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法。
技术介绍
LoRaWAN(LongRangeWideAreaNetwork)是一种采用特殊的调制解调技术组建的具有长距离传输能力的网络，由Semtech公司研发。其设计目的主要是为了实现低功耗远距离通信广域网络。LoRaWAN主要由三种实体构成：终端、网关、网络服务器。LoRa协议主要为需要远距离通信的应用场景服务。LoRa协议主要涉及调制解调等物理层标准以及MAC层标准。在网络安全方面，通过一个固定的预配置密钥结合“DevNonce，终端生成随机数”、“AppNonce，服务器生成随机数”两个参数，派生出会话密钥的方式，并结合AES128算法，实现网络的密钥生成、加解密。在实际应用时，主要面临如下问题：1、密钥安全问题：由于LoRa是大范围长期运行网络，仅使用固定的预配置密钥作为网络密钥，抗攻击能力不足，不足以保证网络的长期安全运行。需要引入一种安全性高的密钥管理方案。2、LoRa协议规范与密钥管理方案的实施存在冲突：若不修改协议规定以保...
【技术保护点】
一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、初始化阶段；S2、密钥协商阶段；S3、密钥生成阶段；S4、密钥更新阶段。
【技术特征摘要】
1.一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、初始化阶段；S2、密钥协商阶段；S3、密钥生成阶段；S4、密钥更新阶段。2.根据权利要求1所述的一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：S101：安全管理者确定网络中使用的种子池R，并预配置到服务器中；S102：将种子池R中各元素与终端唯一识别码DevEUI参数哈希计算后，生成种子池RDev预配置到对应终端中；S103：管理者确定会话密钥长度LSK，以及存储数据类型配置到终端以及服务器中；S104：管理者确定生成对称矩阵的阶M，以及多个不同应用服务唯一识别码AppEUI与主密钥矩阵阶m的映射关系，并预配置到终端及服务器，完成初始化。3.根据权利要求1所述的一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：S201：终端行为生成一个随机数作为终端重放识别随机数DevNonce，并对M取余得到m，根据预配置的映射关系确定AppEUI；S202：将得到的DevNonce、AppEUI以及DevEUI组成入网申请报文发送给服务器；S203：服务器接收到入网申请后，服务器为其分配短地址DevAddr，并生成运营网络IDNetID；其中NetID低7位由DevAddr低7位组成，高17位由运营方分配；S204：生成应用服务随机数AppNonce后，由AppNonce、DevAddr、NetID组成入网回复报文回复给终端；S205：协商过程结束。4.根据权利要求1所述的一种针对LoRaWAN的矩阵式密钥管理方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：在服务器端生成时，完成下述行为：S301：根据分配的NetID，计算出有限域GF(p)以及GF(q)；S302：以GF(q)限制生成矩阵各元素取值域，并以计算所得种子池RDev中各元素为随机种子，生成N个M行M列对称矩阵集V；S303：根据接收到的AppEUI，找到对应映射的主密钥阶m；S304：以接收到的DevEUI、AppEUI为原数据，分别连续进行m次哈希运算，其计算结果分别组成集合D与A；然后利用LSK和会话密钥数据类型计算出协商矩阵阶η；最后结合有限域GF(q)为取值域，利用D、A中各元素生成协商矩阵GDev与GApp；S305：利用DevNonce和AppNonce生成N个随机数Si，并以此为依据分别对N个对称矩阵集V进行选取，选出N个m行m列对称矩阵组成主密钥矩阵集D，实现不同安全等级的个体密钥协商建立的设计；S306：服务器以有限域GF(p)为取值域，计算出N个η阶方阵Ki＝GApp×Di×GDev，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，杨晗，王平，马展，李勇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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