一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法组成比例

本发明专利技术公开了基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法，该方法包括：基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式；根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点；在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合；将每一合法点与其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，组合所有子金库完成金库的构建；并将所述金库发送至接收端，由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥。通过采用本发明专利技术公开的方法有效的保证了智能终端的通信安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法
本专利技术涉及网络安全
，尤其涉及一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法。
技术介绍
随着智能终端（智能手机、智能手表、智能眼镜等）的普及，人们越来越多地用智能终端来进行信息的传递。智能终端间的通信面临着一个非常严重的安全问题，即在通信范围内的任何设备都可以捕获到通信信息。因此，设计一种保护信息无线传输安全的方法是非常必要的。模糊金库算法（fuzzyvault）在生物学领域已经进行了广泛的研究。模糊金库算法需要发送方与接收方之间分享大量的公共特征。已有的一些研究通过利用人体的物理信号提取出公共特征，进而利用模糊金库算法可以使得传感器在体域网内产生成对的对称密钥。但是模糊金库算法从未应用在智能手机通信中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法，有效的保证了智能终端的通信安全。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于位置相似性的密钥分配方法，该方法应用于包括智能终端的网络，包括：基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式，其中v为正整数；根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点；在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合，其中M为正整数；将每一合法点与其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，组合所有子金库完成金库的构建；并将所述金库发送至接收端，由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，基于地理位置进行加密，并将地理位置的相似性和模糊金库算法结合起来，产生密钥并可以有效地保证手机通信的安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法的流程图；图2为本专利技术实施例二提供的不同保护半径下对应的公共特征匹配率的示意图；图3为本专利技术实施例二提供的不同的匹配率在不同的多项式阶次情况下能正确得到密钥的概率的示意图；图4为本专利技术实施例二提供的不同保护半径下对应的公共特征匹配率的示意图；图5为本专利技术实施例二提供的不同的匹配率在不同的多项式阶次情况下能正确得到密钥的概率的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种基于位置相似性的智能终端网络的密钥分配方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤11、基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式。本专利技术实施例在进行特征提取之前还需要进行初始化的处理，本专利技术实施例中智能终端的位置是不断变化的，发送端和接收端需要同时开始采集它们的GPS信息。初始化就是为了保证发送端和接收端之间的同步。步骤如下：(1)发送端先向接收端发送一条初始化消息，消息中包含开始采集时间和采集频率。(2)接收端成功接受了初始化消息后就立即向发送端发送一个确认。(3)在特定的开始时间，发送端与接收端就同时开始以固定的频率采集GPS信息。本步骤所述的本地为发送端本地，其采集的GPS信息表示为：其中，1≤i≤N，N为采集GPS信息点的个数，与分别表示在ti时刻的经纬度；根据所述ti时刻的经纬度小数点后的第A位及第A+1位数据计算特征向量进而获得特征向量集合，表示为：根据多次的实验发现，当A=4时能够较好的反映出位置的变化特点，即终端的位置变化能够从4、5位的变化中反映出来，例如，则在特征向量生成后，发送端随机产生v+1个系数：c0,c1,…,cv；并用这些系数构建一个v阶多项式p(x)＝cvxv+cv-1xv-1+…c0；其中阶次v对所有的接收者（攻击者也是一种接收者）是可知的。将所有随机生成的多项式系数进行组合得到密钥K：K＝cv|cv-1|…|c0。该密钥K即作为发送端和距其地理位置较近的接收端所共享的密钥。步骤12、根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点。本专利技术实施例中，根据步骤11获得的v阶多项式及特征向量，计算出结合所述GPS信息构建合法点向量，表示为：，其中，每一个均为一合法点。步骤13、在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合。为了隐藏合法点和增加密钥的安全性，发送端需要向金库内增加冗余点，本专利技术实施例在每一个合法点的周围都加入固定数量的冗余点。首先，从一合法点si中提取出以所述中的经纬度为中心画一个半径r≥2dSR的保护圆，其中，dSR表示发送端本地与接收端之间的最大距离；在所述保护圆外随机添加M个冗余点，表示为：其中，每一冗余点表示为与分别表示在ti时刻冗余点的经纬度。通过这种方法发送方便可以确保距离接收端采集的GPS数据最近的点是而不是加入的冗余点。然后，从所述冗余点中提取出特征向量，表示为其中，该特征向量的提取方法与步骤11中的类似。最后，获得合法点si对应的冗余点集合，表示为：其中，为加入的随机数，满足步骤14、将每一合法点与其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，组合所有子金库完成金库的构建；并将所述金库发送至接收端，由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥。将每一合法点si及其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，表示为：Ri＝RandPermute(si∪Vi)；组合所有子金库完成金库的构建，表示为：R＝{R1,R2,…,Ri,…,RN}；将所述金库R与一用于保证传输新鲜度的随机序列N0发送至接收端。其中，所述接收端对所述金库进行解锁的步骤包括：1、所述接收端从所述金库中提取公共特征向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于位置相似性的密钥分配方法，该方法应用于包括智能终端的网络，其特征在于，该方法包括：基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式，其中v为正整数；根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点；在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合，其中M为正整数；将每一合法点与其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，组合所有子金库完成金库的构建；并将所述金库发送至接收端，由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥。

【技术特征摘要】
1.一种基于位置相似性的密钥分配方法，该方法应用于包括智能终端的网络，其特征在于，该方法包括：基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式，其中v为正整数；根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点；在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合，其中M为正整数；将每一合法点与其对应的冗余点进行随机排列构建一子金库，组合所有子金库完成金库的构建；并将所述金库发送至接收端，由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥；其中，基于本地采集到的GPS信息中的经纬度生成特征向量，并利用随机产生用于生成密钥K的v+1个系数建立v阶多项式包括：本地采集到的GPS信息表示为：i＝1…N，N为所采集数据的总数；其中，与分别表示在ti时刻的经纬度；根据所述ti时刻的经纬度小数点后的第A位及第A+1位数据计算特征向量；产生的v+1个系数表示为：c0,c1,…,cv；将所述v+1个系数组合得到密钥K：K＝cv|cv-1|…|c0；建立的v阶多项式表示为：p(x)＝cvxv+cv-1xv-1+…c0；所述根据所述特征向量及v阶多项式，并结合所述GPS信息构建合法点向量，获得对应的合法点包括：根据所述特征向量及v阶多项式，计算出结合所述GPS信息构建合法点向量，表示为：其中，每一个均为一合法点；所述在每一合法点的四周随机增加M个冗余点，并根据冗余点的经纬度生成对应的特征向量，获得对应的冗余点集合包括：从一合法点si中提取出以所述中的经纬度为中心画一个半径r≥2dSR的保护圆，其中，dSR表示发送端本地与接收端之间的最大距离；在所述保护圆外随机添加M个冗余点，表示为：j＝1…M；其中，每一冗余点表示为从所述冗余点中提取出特征向量，表示为其中，获得合法点si对应的冗余点集合，表示为：其中，为加入的随机数，满足所述由所述接收端对所述金库进行解锁获得对应的密钥包括：所述接收端从所述金库中提取公共特征向量；所述接收端根据所述公共特征向量进行v阶多项式的重建，并利用重建的v阶多项式对应的v+1个系数组合成密钥Kl与所述密钥K做...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍炎，黄鹏，李洁，卢燕飞，荆涛，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：