一种基于工业控制系统的身份认证方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于工业控制系统的身份认证方法，包括以下步骤：1)设备端Device向服务器Server发送请求；2)设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行设备端Device及服务器Server的认证，该方法能够对设备端Device及服务器Server进行认证，解决工业控制系统中设备端Device与服务器Server的安全问题。服务器Server的安全问题。服务器Server的安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业控制系统的身份认证方法


[0001]本专利技术属于工业控制系统安全领域，涉及一种基于工业控制系统的身份认证方法。

技术介绍

[0002]随着我国工业控制系统与信息化的融合与推进，工业控制系统已发展成国家关键基础设施，涉及交通、水电、油气、国防等众多领域。工业控制系统的安全影响着国家安全、社会经济发展以及公众利益，是工业与信息化融合中应该特别关注的问题。工业控制系统大体上分为企业区、工业非军事区、工业区，其中工业区内有关键的生产系统和设备，其中包括设备端Device、服务器Server等。近年来，工业控制系统不断遭受攻击与威胁，例如，在通信过程中伪造成某个合法的设备进行欺骗攻击；攻击者拦截通信消息进行克隆或篡改发送给服务器；攻击者发送大量恶意消息导致服务器瘫痪等，这些都严重影响着工业系统的安全生产与运营，所以解决工业控制系统中设备端Device与服务器Server的安全问题也迫在眉睫。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于工业控制系统的身份认证方法，该方法能够对设备端Device及服务器Server进行认证，解决工业控制系统中设备端Device与服务器Server的安全问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所述的基于工业控制系统的身份认证方法包括以下步骤：
[0005]1)设备端Device向服务器Server发送请求；
[0006]2)设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行设备端Device及服务器Server的认证。
[0007]设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行服务器Server的认证的具体过程为：
[0008]21)服务器Server接收设备端Device发送过来的请求；
[0009]22)服务器Server生成挑战值C，并发送给设备端Device；
[0010]23)设备端Device根据挑战值C计算响应值R，并发送给服务器Server；
[0011]24)服务器Server根据响应值R生成一次性假名psID及协商密钥K
DS
并发送给设备端Device；
[0012]25)设备端Device生成随机数N
D
，再将N
D
与K
DS
进行异或运算生成N
′
D
，然后并发送给服务器Server；
[0013]26)服务器Server生成随机数N
S
，再将N
S
与K
DS
进行异或运算生成N
′
S
，对N
′
D
与K
DS
进行异或运算生成N
D
，对N
′
S
、K
DS
及N
D
进行哈希运算生成S0，将N
′
S
及S0发送给设备端Device；
[0014]27)设备端Device对N
′
S
、K
DS
及N
D
进行哈希运算生成S0，与接收到的数据进行比较，
若一致，则成功认证服务器Server；否则，则退出认证。
[0015]设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行设备端Device的认证的具体过程为：
[0016]28)设备端Device对N
′
S
与K
DS
进行异或运算生成N
S
，对响应值R进行计算，得到随机值RN及辅助数据HD，对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD进行异或运算生成HD
′
，对C和RN进行哈希运算生成C
new
，对C
new
进行运算生成R
new
，对R
new
与RN进行异或运算生成R
′
new
，对R
′
new
、HD
′
、RN及N
S
进行哈希运算生成D0，发送R
′
new
、D0及RN到服务器Server；
[0017]29)服务器Server对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD
′
进行异或运算生成辅助数据HD，对响应值R和辅助数据HD进行计算得到随机值RN，对R
′
new
、HD
′
、RN及N
S
进行哈希运算生成D0，将D0与接收到的数据进行比较，若一致，则成功认证设备端Device；否则，则退出认证。
[0018]R＝PUF(C)，PUF为物理不可克隆函数。
[0019]还包括：设备端Device使用SK解密E
SK
(success)得到success。
[0020]步骤24)中，psID＝h(R||MK)，MK为主密钥，h为哈希函数。
[0021]步骤28)的具体操作为：
[0022]设备端Device对N
′
S
与K
DS
进行异或运算生成N
S
，采用模糊提取器的生成算法FE.Gen对响应值R进行计算，得到随机值RN及辅助数据HD，对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD进行异或运算生成HD
′
，对C和RN进行哈希运算生成C
new
，采用不可克隆函数PUF对C
new
进行运算生成R
new
，对R
new
与RN进行异或运算生成R
′
new
，对R
′
new
、HD
′
、RN及N
S
进行哈希运算生成D0，发送R
′
new
、D0及RN到服务器Server。
[0023]步骤28)还包括：对RN、K
DS
及N
D
进行哈希运算生成SK，对psID和RN进行哈希运算，得到更新后的假名psID
new
，对K
DS
和RN进行哈希运算得到更新后的假名
[0024]步骤29)的具体操作为：服务器Server对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD
′
进行异或运算生成辅助数据HD，采用模糊提取器的再生算法FE.Gec对响应值R和辅助数据HD进行计算得到随机值RN，对R
′
new
、HD
′
、RN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业控制系统的身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设备端Device向服务器Server发送请求；2)设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行设备端Device及服务器Server的认证。2.根据权利要求1所述的基于工业控制系统的身份认证方法，其特征在于，设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行服务器Server的认证的具体过程为：21)服务器Server接收设备端Device发送过来的请求；22)服务器Server生成挑战值C，并发送给设备端Device；23)设备端Device根据挑战值C计算响应值R，并发送给服务器Server；24)服务器Server根据响应值R生成一次性假名psID及协商密钥K
DS
并发送给设备端Device；25)设备端Device生成随机数N
D
，再将N
D
与K
DS
进行异或运算生成N
′
D
，然后并发送给服务器Server；26)服务器Server生成随机数N
S
，再将N
S
与K
DS
进行异或运算生成N
′
S
，对N
′
D
与K
DS
进行异或运算生成N
D
，对N
′
S
、K
DS
及N
D
进行哈希运算生成S0，将N
′
S
及S0发送给设备端Device；27)设备端Device对N
′
S
、K
DS
及N
D
进行哈希运算生成S0，与接收到的数据进行比较，若一致，则成功认证服务器Server；否则，则退出认证。3.根据权利要求2所述的基于工业控制系统的身份认证方法，其特征在于，设备端Device及服务器Server采用物理不可克隆函数PUF和模糊提取器算法进行设备端Device的认证的具体过程为：28)设备端Device对N
′
S
与K
DS
进行异或运算生成N
S
，对响应值R进行计算，得到随机值RN及辅助数据HD，对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD进行异或运算生成HD
′
，对C和RN进行哈希运算生成C
new
，对C
new
进行运算生成R
new
，对R
new
与RN进行异或运算生成R
′
new
，对R
′
new
、HD
′
、RN及N
S
进行哈希运算生成D0，发送R
′
new
、D0及RN到服务器Server；29)服务器Server对N
S
与K
DS
进行哈希运算并与HD
′
进行异或运算生成辅助数据HD，对响应值R和辅助数据HD进行计算得到随机值RN，对R
′
new
、HD
′
...

【专利技术属性】
技术研发人员：介银娟，杨东，邓楠轶，王文庆，董夏昕，朱召鹏，王艺杰，崔逸群，刘超飞，毕玉冰，朱博迪，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：