CN103684790B - 基于历史数据的验证方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于历史数据的验证方法，包括：传感器节点根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，历史发送数据为N维向量；当传感器节点在邻居节点的邻居列表中时，则邻居节点接受发送请求，并对报文进行验证；以及当第一验证信息等于邻居节点的历史接收数据与口令生成的第二验证信息时，邻居节点接收报文，即获取数据，其中，历史接收数据为N维向量。本发明实施例的基于历史数据的验证方法，通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

Description

基于历史数据的验证方法和系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种历史数据的验证方法和系统。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感设备，对需要监控、连接、互动的物体或过程的信息进行实时采集，并将采集的信息与互联网结合而形成的一个网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与互联网的连接，使对物品的识别、管理和控制更加方便、智能化。物联网节点被赋与了与互联网终端一致的IP（Internet Protocol，网络之间互连的协议）地址后，在寻址、路由、通信等方面实现了统一的管理。

然而传统互联网中所存在的一些安全问题也随之而来.其中，最重要的就是物联网中节点的可靠性问题。物联网中节点的IP地址一旦被冒用，那么节点上传数据的真实性将难以保证，降低了物联网的安全性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于历史数据的验证方法。该方法通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

本发明的第二个目的在于提出一种基于历史数据的验证系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的基于历史数据的验证方法，包括：传感器节点根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，所述历史发送数据为N维向量；当所述传感器节点在所述邻居节点的邻居列表中时，则所述邻居节点接受所述发送请求，并对所述报文进行验证；以及当所述第一验证信息等于所述邻居节点的历史接收数据与所述口令生成的第二验证信息时，所述邻居节点接收所述报文，即获取所述数据，其中，所述历史接收数据为N维向量。

本发明实施例的基于历史数据的验证方法，通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的基于历史数据的验证系统，包括：服务器，用于生成口令并将所述口令发送至网络中的传感器节点，并设置网络中传感器节点的邻居列表的向量维度N，其中，所述口令为8位二进制数；接收器节点，用于通过广播的方式，将所述服务器设定的向量维度N发送至所述传感器节点；所述传感器节点，用于根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，所述历史发送数据为N维向量；以及所述邻居节点，用于当所述传感器节点在所述邻居节点的邻居列表中时，接受所述发送请求，并对所述报文进行验证，当历史发送数据与所述口令生成的第一验证信息等于历史接收数据与所述口令生成的第二验证信息时，所述邻居节点接收所述传感器节点的所述报文，其中，所述历史接收数据为N维向量。

本发明实施例的基于历史数据的验证系统，通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的报文验证实例流程图；

图3是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的实例图；

图5是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的入侵节点的实例图；

图6是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的伪装节点的实例图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

下面参考附图描述根据本发明实施例的基于历史数据的验证方法和系统。

图1为根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证方法的流程图。

如图1所示，根据本发明实施例的基于历史数据的验证方法，包括以下步骤：

S101，传感器节点根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，历史发送数据为N维向量。

在本发明的实施例中，在网络初始化的时候，服务器会生成一个8位的二进制数作为口令，然后将该口令发送至网络中的传感器节点。根据口令建立网络中传感器节点的邻居列表。具体地，每个传感器节点向所有直接通信的邻居节点发送节点ID和口令，邻居节点验证口令是否正确。如果正确，则将发送口令的传感器节点加入至自身的邻居列表中。如果不正确，则不将发送口令的传感器节点加入至自身的邻居列表中。

建立的邻居列表如表1所示，

节点id	历史发送数据	历史接收数据
			020311
020307
			020324
……

该邻居列表包括每个与传感器节点直接通信的邻居节点ID、历史发送数据和历史接收数据，用于记录网络中每个邻居节点与该传感器节点之间的历史发送数据和历史接收数据。同时，服务器通过接收器节点广播方式，设定传感器节点的向量维度等于N。传感器节点的历史发送数据和历史接收数据均为N维向量，即N个历史数据元素，每个历史数据元素均为8位二进制数。因此，将历史发送数据的每个历史数据元素分别与口令进行与计算，生成一个新的N维向量，即验证信息。验证信息的维度越高安全性也就越高。

在未发生数据发送或接收的情况下，每个传感器节点的历史发送数据和历史接收数据初始值均为FF，即8位二进制数11111111。

在本发明的实施例中，传感器节点的历史发送数据的每个历史数据元素分别与口令进行与计算，生成一个新的N维向量，即第一验证信息。

S102，当传感器节点在邻居节点的邻居列表中时，邻居节点接受发送请求，并对报文进行验证。

在本发明的实施例中，当传感器节点在邻居节点的邻居列表中时，表示传感器节点为安全的，邻居节点接受传感器节点的发送请求；如果传感器节点不在邻居节点的邻居列表中，则邻居节点不接收传感器节点的发送请求。

S103，当第一验证信息等于邻居节点的历史接收数据与口令生成的第二验证信息时，邻居节点接收报文，即获取数据，其中，历史接收数据为N维向量。

在本发明的实施例中，在邻居节点接受传感器节点的发送请求后，对传感器的报文进行验证。具体地，邻居节点的历史发送数据的每个历史数据元素分别与口令进行与计算，生成一个新的N维向量，即第二验证信息。当第二验证信息等于第一验证信息时，验证成功，邻居节点接收报文，即获取数据。如果第二验证信息不等于第一验证信息，则不接收传感器节点发送的报文。

在本发明的实施例中，在完成报文传输后，传感器节点更新历史发送数据，邻居节点更新历史接收数据。具体地，在传感器节点的邻居列表中，删除对该邻居节点的历史发送数据的第一项，即最早的历史发送数据元素，然后加入对该邻居节点的最新的历史发送数据元素，保持历史发送数据元素个数为N，即维度为N。同理，在该邻居节点的邻居列表中，删除对传感器节点的历史接收数据的第一项，即最早的历史接收数据元素，然后加入对传感器节点的最新的历史接收数据元素，保持历史接收数据元素个数为N，即维度为N。

在本发明的实施例中，还可以通过接收器节点广播方式，网络中的传感器节点的向量维度变更为M。

具体地，当M=N时，不做任何处理。当M>N时，在每个传感器节点的邻居列表中，加入M-N个历史发送数据元素和M-N个历史接收数据元素，并将M-N个数据元素排列至最前。其中，新加入的数据元素均为初始值FF，即二进制数11111111。当M<N时，在每个传感器节点的邻居列表中，减去N-M个排列在最前的数据元素。

图2是根据本发明一个实施例的报文验证实例流程图。

如图2所示，传感器节点向邻居节点提出发送请求，邻居节点对该请求进行判断。当传感器节点在邻居节点的邻居列表中时，邻居节点接受发送请求，并对报文进行验证，否则丢弃该报文。然后对报文进行验证时，如果传感器节点的历史发送数据与口令生成的第一验证信息等于邻居节点的历史接收数据与口令生成的第二验证信息，则验证成功，邻居节点接收该报文；如果不相等，则丢弃该报文。在完成报文传输后，传感器节点更新历史发送数据，邻居节点更新历史接收数据。

本发明基于历史数据的验证方法，通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

图3为根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的结构示意图。

如图3所示，根据本发明实施例的基于历史数据的验证系统，包括：服务器100、接收器节点200、传感器节点300以及邻居节点400。

服务器100用于生成口令并将口令发送至网络中的传感器节点，并设置网络中传感器节点的邻居列表的向量维度N，其中，口令为8位二进制数。

在网络初始化时，服务器100根据口令建立网络中传感器的邻居列表，用于记录网络中传感器节点与邻居节点之间的历史发送数据和历史接收数据。

接收器节点200用于通过广播的方式，将服务器100设定的向量维度N发送至网络中的每个传感器节点。

在本发明的实施例中，在网络初始化的时候，服务器100会生成一个8位的二进制数作为口令，然后将该口令发送至网络中的传感器节点。根据口令建立网络中传感器节点的邻居列表。具体地，每个传感器节点向所有直接通信的邻居节点发送节点ID和口令，邻居节点验证口令是否正确。如果正确，则将发送口令的传感器节点加入至自身的邻居列表中。如果不正确，则不将发送口令的传感器节点加入至自身的邻居列表中。

建立的邻居列表如表1所示，

节点id	历史发送数据	历史接收数据
			020311
020307
			020324
……

该邻居列表包括每个与传感器节点直接通信的邻居节点ID、历史发送数据和历史接收数据，用于记录网络中每个邻居节点与该传感器节点之间的历史发送数据和历史接收数据。同时，服务器100通过接收器节点广播方式，设定传感器节点的向量维度等于N。传感器节点的历史发送数据和历史接收数据均为N维向量，即N个历史数据元素，每个历史数据元素均为8位二进制数。因此，将历史发送数据的每个历史数据元素分别与口令进行与计算，生成一个新的N维向量，即验证信息。验证信息的维度越高安全性也就越高。

在未发生数据发送或接收的情况下，每个传感器节点的历史发送数据和历史接收数据初始值均为FF，即8位二进制数11111111。

传感器节点300用于根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点400提出发送请求，其中，历史发送数据为N维向量。具体地，对历史接收数据与口令进行与计算，以生成第一验证信息。

邻居节点400用于当传感器节点300在邻居节点400的邻居列表中时，接受发送请求，并对报文进行验证，当历史发送数据与口令生成的第一验证信息等于历史接收数据与口令生成的第二验证信息时，邻居节点400接收传感器节点300的报文，其中，历史接收数据为N维向量。

具体地，对历史发送数据与口令进行与计算，以生成第二验证信息。

在本发明的实施例中，当传感器节点300在邻居节点400的邻居列表中时，表示传感器节点300为安全的，邻居节点400接受传感器节点300的发送请求；如果传感器节点300不在邻居节点400的邻居列表中，则邻居节点400不接收传感器节点300的发送请求。

在本发明的实施例中，在邻居节点400接受传感器节点300的发送请求后，对传感器300的报文进行验证。具体地，邻居节点400的历史发送数据的每个历史数据元素分别与口令进行与计算，生成一个新的N维向量，即第二验证信息。当第二验证信息等于第一验证信息时，验证成功，邻居节点400接收报文，即获取数据。如果第二验证信息不等于第一验证信息，则不接收传感器节点300发送的报文。

在完成报文传输后，传感器节点300还用于更新历史发送数据，邻居节点400还用于更新历史接收数据。具体地，在传感器节点300的邻居列表中，删除对该邻居节点400的历史发送数据的第一项，即最早的历史发送数据元素，然后加入对该邻居节点400的最新的历史发送数据元素，保持历史发送数据元素个数为N，即维度为N。同理，在该邻居节点400的邻居列表中，删除对传感器节点300的历史接收数据的第一项，即最早的历史接收数据元素，然后加入对传感器节点300的最新的历史接收数据元素，保持历史接收数据元素个数为N，即维度为N。

在本发明的实施例中，服务器100还用于通过接收器节点200进行广播的方式，将网络中的传感器节点的向量维度变更为M。

具体地，当M=N时，不做任何处理。当M>N时，在每个传感器节点的邻居列表中，加入M-N个历史发送数据元素和M-N个历史接收数据元素，并将M-N个数据元素排列至最前。其中，新加入的数据元素均为初始值FF，即二进制数11111111。当M<N时，在每个传感器节点的邻居列表中，减去N-M个排列在最前的数据元素。

图4是根据本发明一个实施例的基于历史数据的验证系统的实例图。

如图4所示，传感器节点S有三个邻居节点，分别为节点A、节点B、节点C。在网络初始化时，节点A、节点B、节点C分别向节点S发送口令。节点S验证口令正确后，将节点A、节点B、节点C加入至自身的邻居列表中。当节点A或节点B或节点C向节点S发送报文时，节点S对报文进行验证成功后，才会接收报文或进行转发等操作。例如：节点A向节点S发送报文。第一验证信息为节点A对节点S的历史发送数据与口令进行与计算生成的，第二验证信息为节点S对节点A的历史接收数据与口令进行与计算生成的，如果第一验证信息等于第二验证信息，则验证成功。

如图5所示，当有入侵的节点D向节点S发送报文时，由于节点D不在节点S的邻居列表中，因此不接收节点D发送的报文。

如图6所示，当有节点伪装成节点A向节点S发送报文时，即使获取了口令，也进入到节点S的邻居列表之中，但是由于没有历史传输数据，因此，无法计算出验证信息，也就无法通过节点S的验证。

本发明基于历史数据的验证系统，通过对传感器节点之间的历史数据与口令生成的验证信息进行验证，有效地防止入侵节点和伪装节点对网络造成攻击，增加了传感器之间数据传输的可靠性，保障了网络的安全性和私密性。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于历史数据的验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

传感器节点根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，所述历史发送数据为N维向量；

当所述传感器节点在所述邻居节点的邻居列表中时，则所述邻居节点接受所述发送请求，并对所述报文进行验证；以及

当所述第一验证信息等于所述邻居节点的历史接收数据与所述口令生成的第二验证信息时，所述邻居节点接收所述报文，即获取所述数据，其中，所述历史接收数据为N维向量；

其中，所述传感器节点根据所述历史发送数据与所述口令生成的第一验证信息，具体包括：

对所述历史发送数据与所述口令进行与计算，以生成所述第一验证信息，其中，所述口令为8位二进制数；

其中，所述邻居节点根据所述历史接收数据与所述口令生成的第二验证信息，具体包括：

对所述历史接收数据与所述口令进行与计算，以生成所述第二验证信息，其中，所述口令为8位二进制数；

其中，在网络初始化时，根据所述口令建立网络中传感器的邻居列表，用于记录所述网络中传感器节点的所述历史发送数据和所述历史接收数据，并通过接收器节点广播方式，设定所述传感器节点的向量维度等于N；

其中，在完成所述报文传输后，所述传感器节点更新所述历史发送数据，所述邻居节点更新所述历史接收数据；

其中，通过所述接收器节点广播方式，将所述网络中的传感器节点的所述向量维度变更为M；

其中，将所述向量维度变更为M，具体包括：

当M＝N时，不做任何处理；

当M>N时，在所述传感器节点的邻居列表中，分别在所述历史发送数据和所述历史接收数据中加入M-N个数据元素；以及

当M<N时，在所述传感器节点的邻居列表中，分别在所述历史发送数据和所述历史接收数据中减去N-M个数据元素。

2.一种基于历史数据的验证系统，其特征在于，包括：

服务器，用于生成口令并将所述口令发送至网络中的传感器节点，并设定网络中传感器节点的向量维度等于N，其中，所述口令为8位二进制数；

接收器节点，用于通过广播的方式，将所述服务器设定的向量维度N发送至所述传感器节点；

所述传感器节点，用于根据历史发送数据与口令生成的第一验证信息，将数据打包生成报文，并向邻居节点提出发送请求，其中，所述历史发送数据为N维向量；以及

所述邻居节点，用于当所述传感器节点在所述邻居节点的邻居列表中时，接受所述发送请求，并对所述报文进行验证，当历史发送数据与所述口令生成的第一验证信息等于历史接收数据与所述口令生成的第二验证信息时，所述邻居节点接收所述传感器节点的所述报文，其中，所述历史接收数据为N维向量；

其中，所述传感器节点，具体用于对所述历史发送数据与所述口令进行与计算，以生成所述第一验证信息；

其中，所述邻居节点，具体用于对所述历史接收数据与所述口令进行与计算，以生成所述第二验证信息；

其中，所述服务器，还用于在网络初始化时，根据所述口令建立网络中传感器的所述邻居列表，用于记录所述网络中传感器节点与邻居节点之间的所述历史发送数据和所述历史接收数据；

其中，在完成所述报文传输后，所述传感器节点还用于更新所述历史发送数据，所述邻居节点还用于更新所述历史接收数据；

其中，所述服务器还用于通过所述接收器节点广播方式，将所述网络中的传感器节点的所述向量维度变更为M；

其中，所述服务器具体用于：

当M＝N时，不做任何处理；

当M>N时，在所述传感器节点的邻居列表中，分别在所述历史发送数据和所述历史接收数据中加入M-N个数据元素；以及

当M<N时，在所述传感器节点的邻居列表中，分别在所述历史发送数据和所述历史接收数据中减去N-M个数据元素。