CN106416118A - 用于安全网络通信的基于混沌的同步 - Google Patents

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Abstract

在实施例中，一种装置包括第一逻辑，所述第一逻辑用于从第一节点接收消息的同步部分并且用于使用所述同步部分生成状态信息集，以使所述装置与所述第一节点同步。所述装置可以进一步包括第二逻辑，所述第二逻辑用于使用所述状态信息集对所述消息的数据部分进行解密以获得解密消息。对其他实施例进行了描述并要求保护。

Description

用于安全网络通信的基于混沌的同步
背景技术
互连设备之间的通信是现代信息时代的奠基石。在每天无数情形中，设备彼此通信以中继信息。往往，信息具有敏感性质并且可以由各种加密技术保护并经由加密的或可信的信道发送。虽然目前的机制在许多情形中可以提供足够的安全级别，但是所使用的技术经常是复杂的且要求使用特定的硬件、密钥等等。另外，这种机制可能受到攻击，尤其在通过未加密的或不可信的信道发送通信的情况下。
附图说明
图1是框图，展示了根据一些实施例的网络。
图2是根据实施例的节点的框图。
图3是根据实施例的混沌系统的图解。
图4是根据本发明的实施例的方法的流程图。
图5是根据本发明的实施例的消息处理方法的流程图。
图6示出了根据实施例的节点同步的仿真结果。
图7是根据本发明的另一个实施例的系统安排的框图。
图8是根据一个实施例的处理器核的框图。
具体实施方式
在各实施例中，动态设备网络可以执行全分布式的基于时间的同步。以此方式，系统集合(其可以包括但不限于计算机系统、机器人、传感器、或其他设备、以及这类设备的任意组合，在此被称为“节点”)可以以全分布式方式实现定时同步，与主/从安排形成对照。然后可以基于此同步经由开放式(未加密的、不可信的)信道在节点之间发送安全的、加密的消息。在实施例中，混沌系统可以用作用于进行同步的模型。
为此，每个节点都实现了充当逻辑时钟的振荡器的内部模型。节点与其最近邻居交换逻辑时钟状态信息，这允许它们：标识其他节点以便共享并且正确地实现相同的逻辑时钟模型；并且对准其内部时钟模型并由此会聚至公共时间基准。
实施例可以使用混沌系统的状态来对消息进行解密或调制以使消息能够通过开放信道被安全地传达。在各实施例中，每个节点(其中每一个都可以包括发射器和接收器两者)对同一混沌系统进行综合，并且此外每个接收器可以实现用于恢复系统状态并实现同步的观察器。
实施例因此提供了用于跨多个节点执行混沌通信和时间同步的技术。以此方式，任意数量的节点可以在网络中安全地同步以使能够传达敏感信息。但是，本发明的范围并不局限于这个方面，实施例可以用在物联网(IoT)应用中，在物联网应用中，多个设备可以彼此动态地且灵活地进行通信。出于示例但非限制性目的，动态节点网络可以包括传感器网络、对等无线网络以及普适计算网络以及其他。一个具体的示例是医疗系统，在所述医疗系统中，例如在体域网(BAN)中的各传感器收集并传输关于个人的隐私且敏感的信息。
使用在此描述的实施例，BAN或其他动态网络中的传感器可以将数据或有效负荷信息安全地传输至系统中的其他节点，或者用于本地消费或者用于存储并中继至外部服务器。在这最后一种情况下，有待中继至BAN外部的数据可以使用另一种算法加密。
如在此使用的，术语“有效负荷”表示有待在网络中的节点之间安全传达的敏感信息。每个节点都实现了混沌系统的内部模型。为了简洁，混沌系统的全状态可以仅被称为实现模型的特定节点的状态。出于同步的目的，仅与其他节点共享一部分状态(称为相位)。状态信息还可以由节点用来对其有效负荷进行编码。在某些实施例中，消息分组可以是由相位信息和经编码的有效负荷信息形成的并且使用任何给定的通信协议被传输至一个或多个邻居节点。在某些情况中，无线通信可以根据给定的电气与电子工程师协会(IEEE)802.11协议(如根据(IEEE标准2009.5307322于2009年10月公布的)IEEE 802.11n规范等)使用如ZigBeeTM、蓝牙TM或WiFiTM的协议而发生。
节点可以与其他节点(例如，最近节点)本地交换相位信息以实现一致类型的同步算法。同步确保所有节点具有相同的状态信息，因此它们可以对来自其他节点的有效负荷进行解码，或者用于本地消费或者用于中继。现在参照图1，示出的是框图，展示了具有一组节点的网络100，根据一些实施例，所述节点根据基于混沌系统的同步寻求与彼此传达敏感消息。在各实施例中，组中的一个或多个节点与组中所有其他节点进行直接通信。在各实施例中，一个或多个节点仅与组中的其他节点的子集进行直接通信。在一些实施例中，节点110、120、130、140和150可以被配置为体域网中的传感器，各自用于执行各种感测或监视器任务，并且出于安全数据通信的目的可以通过开放信道与彼此进行通信。为此，至少部分节点可以与网络中的其他节点基本上时间同步。因此，尽管其他示例是可能的，一些实施例可以用于保护BAN中的隐私个人信息以及环境智能系统的上下文信息。
在一些实施例中，每个节点被配置成用于尝试通过来往于其他节点的至少一个子集周期性地发射和接收时间相关的信息而维持与其他节点的基本时间同步。应注意的是，时间同步还可以在节点的子组内完成。
在一些实施例中，每个节点被配置成用于本地实现根据混沌系统的离散逻辑振荡器以便建立针对那个节点的时间值。可以使用各种类型的振荡器，包括被实现具有一个、两个或更多个状态变量的离散化振荡器。
现在参照图2，示出的是根据实施例的节点的框图。理解的是，在图2中示出的节点的一部分是关于基于混沌的同步以及消息的接收和处理。然而，理解的是，附加的逻辑和结构可以存在于给定的节点内。此外，理解的是，虽然图2中示出的逻辑可以跨广泛的节点是可应用的，所述节点中的部分或全部可以是不同类的，因为节点的其他逻辑和电路可能不同。
如图2中所见，节点200(在此被称为本地节点)包括同步逻辑220，所述同步逻辑可以用于执行基于混沌的同步。为此，同步逻辑220被配置成用于接收从邻居节点接收的传入消息210a的同步部分。注意到，传入消息210a可以是经由开放式(未加密的)信道被接收的并且可以包括同步部分yi以及可能被加密的消息部分两者。在实施例中，同步部分yi可以构成从邻居节点接收的混沌系统的相位，因此反映每邻居节点混沌系统的状态。使用同步部分yi，同步逻辑220可以生成混沌系统的完整状态，在此由状态变量x1、x2和x3表示。然而，应理解的是，在具体实现方式中，可以根据在具体实现方式中使用的混沌系统的类型输出附加的或不同的变量。
仍参照图2，混沌系统根据本地节点的状态被提供至线性组合逻辑230和函数引擎240。在组合逻辑230中，可以生成混沌系统(y)的状态的线性组合。更确切地，此线性组合对应于每本地节点混沌系统的相位并且可以被提供作为传出消息260b的同步部分。注意，在不同的实现方式中，可以生成混沌系统的不同类型的线性组合。例如，在一个实施例中，单个状态变量(例如，x1、x2或x3中的仅一个)可以构成线性组合，而在另一种情况中，状态变量2或3的线性组合可以构成线性组合。
如所讨论的，混沌系统状态进一步被提供至函数引擎240，所述函数引擎可以被配置成各种硬件、软件、关键和/或其组合以使用用于生成加密消息的状态变量对有待加密的消息(即，消息260a(包括消息内容m))执行非线性函数(通常g(x1，x2，x3))。以下提供使用函数引擎240执行的非线性函数的几个代表性示例。
仍参照图2，混沌系统的状态进一步被提供至反函数引擎250。反函数引擎250进一步接收传入消息210a的消息部分在各实施例中，此消息部分可能已经由邻居节点加密。使用反函数引擎250，可以基于逆非线性函数(其可以是由函数引擎240使用的函数的逆函数，通常为g-1(x1，x2，x3))对此消息部分进行解密。因此，函数引擎250输出对应于传入消息210a的加密消息部分的解密消息210b。
此解密消息210b可以被提供至消费逻辑270。但是，本发明的范围并不局限于此方面，在实施例中，这个消费逻辑可以是处理器核或其他处理逻辑的全部或一部分。注意，这个消费逻辑270还可以生成消息260a以由函数引擎240加密。最终，如图2中所见，所产生的输出消息260b是由同步部分和加密消息部分形成的，并且可以例如经由另一个开放信道输出至相同的或不同的邻居节点。应理解的是，虽然在图2的实施例中示出此具体的实现方式，但是许多变化和替代方案是可能的。
与其他基于同步的系统形成对比，不需要传达单独的同步消息、外部信息或密钥操作。也就是说，在针对无线安全网络的常规安全时间同步协议中，单独的同步消息被发送，并且其利用参考点、全球定位系统(GPS)以及基于静态成对密钥的密码机制。在一些情况中，通过检查可能被攻击者使用的每条路径来实现安全的全局同步并且然后去除在其上检测到违规行为的任何链路。替代性地，假定大多数节点是可信的，为了同步一个节点，来自不同邻居的多个同步报文可以用于以高通信开销为代价检测异常节点。在基于认证的方法中，另一方面，接收器通过认证确保同步报文是来自可信源并且在传输过程中不被敌人改变。因为节点可能遭受直接攻击的危害，所以大多数基于认证的时间同步协议关注于安全成对同步，其中，共享的成对密钥用于认证同步报文。除了高通信开销之外，每个节点存储其他节点的所有成对密钥。
实施例可以提供针对网络上的公共攻击模式的增强的安全性，包括Sybil攻击、消息篡改攻击以及非法数据攻击。实施例还可以提供用于防止Sybil攻击并解散伪装敌方实体的验证技术。又进一步地，可以提供用于检测假同步消息并防备重放攻击和延迟攻击的机制。此外，实施例通过动态地对经由无线通信传输的信息进行编码而增强针对非法数据访问(例如，窃听)的安全性。由此，在不增加延迟并且不需要预先存储密钥的情况中，可以在动态网络中安全地广播同步消息。
在以下讨论中，广义Lorenz系统(GLS)被提供作为混沌系统的示例；然而，理解的是，在其他示例中，可以使用各种其他混沌系统。为了简洁，混沌系统的连续时间版本被呈现；应理解的是，欧拉离散化可以类似地被使用。在表1和图3中示出了广义Lorenz系统及其混沌行为。
如表1中所示，一组方程以其规范形式示出了表示广义Lorenz系统，其中，z1、z2和z3是状态变量，λ1、λ2、λ3和τ分别是满足-λ2＞λ1＞-λ3＞0且τ∈(-1，∞)的参数。通过选择不同的参数组合，获得不同的混沌特性，如图3中示出的一个特性。
表1
广义Lorenz系统(GLS)：广义Lorenz规范形式
实施例因此可以通过利用混沌系统的特性执行动态且实时的加密。即，这种系统难以预测、难以标识且看似随机。在GLS的情况中，每个节点传输由状态的线性组合形成的消息的同步部分。在一个这种实施例中，此同步部分或相位对应于(z1-z2)个变量的线性组合。然而，注意的是，出于加密/解密的目的，使用混沌系统的完整状态(z1，z2，z3)。由此，仅具有拥有相同参数的相同混沌系统的节点能够同步并恢复原始消息，与基于主从配置的混沌同步方案形成对比。
在其他情况中，连续时间GLS特性同步算法可以如表2中所见被使用。在表2中，变量e是局部相位与其邻居相位的平均值之间的误差，λ1、λ2、λ3和τ是系统参数，η1、η2、η3和z1、z2、z3是分别采用观察器形式和采用规范形式的振荡器状态。l1、l2和ρ是有待设计的同步增益，其中，后者可以针对更快的同步增加。变量η1＝z1-z2是被广播的变量。
表2
连续时间GLS同步算法
连续时间GLS同步算法
令为具有n个邻居的节点的第i个邻居的变量ηi
在其他情况中，离散时间GLS算法可以如表3中所示被使用。此算法是通过对表2中的算法使用欧拉离散化(即，通过使用以下置换)获得的，其中，ηi，新是更新的状态，ηi是状态的前一个值，并且TS是更新之间的时间。在算法的每次更新之后，ηi被设置等于ηi，新。
表3
离散时间GLS同步算法实现方式
离散时间GLS同步算法实现方式
令为变量ηi，然后当从第i个邻居接收到同步消息时，
如下更新GLS的状态。
更确切地，实施例可以提供用于在动态网络内安全传输信息的两步式算法。首先，使用代表性同步算法对节点进行同步，更具体地，如表2的连续时间GLS混沌同步算法或表3的离散时间GLS混沌同步算法。当然，理解的是，可以使用其他混沌系统。例如，当系统在关键系统参数的整个范围之上是混沌时，联合混沌系统可以用于安全通信。其次，从混沌系统其自己的实现方式使用本地节点的状态对消息进行加密和解密。更确切地，使用混沌状态，非线性函数可以用于对消息进行编码，并且相应的逆非线性函数可以用于对消息进行解码。所述消息可以被恢复，因为网络的所有节点中的混沌状态在同步之后至少基本上一致。在一些情况中，节点可以实现一种用于检测恶意邻居的算法，以防止恶意节点对网络进行去同步。并且，为了增加通信的安全性，可以例如通过根据提前已知的某规则在不同参数之间进行切换而改变系统参数。可以使用两种方法，第一种方法是使用网络来获得新的参数。即，一旦建立安全通信，就可以使用一致算法来同意沿着所述一组节点的新的系统参数。第二种方法是每当到达相位空间中的某区域就切换至新的参数，其中，所述每个区域的新参数被设置为先验数。
现在参考图4，所示是根据本发明的实施例的方法的流程图。如图4中所示，方法300可以是由网络的各节点以分布式方式实现的同步方法，用于执行网络的分布式(非主/从)基于混沌的同步、用于使安全通信能够使用此同步混沌系统发生。如所见，方法300可以通过在接收器节点中从邻居节点接收混沌系统的相位而开始(框310)。在实施例中，此混沌系统相位可以被提供作为传入消息的同步部分并且可以被形成作为如由发送器邻居节点确定的混沌系统状态的线性组合。进而，接收器节点使用此接收的相位来根据同步算法更新其混沌振荡器(框320)。例如，如上讨论的算法可以用于生成混沌系统的完整状态(例如，对应于状态变量x1、x2和x3)。
理解的是，系统的各节点可以迭代地计算其自己的内部状态并且将局域相位信息形式的更新的同步信息提供给邻居节点，并且类似地，这种更新的相位信息可以从邻居节点接收以使能够会聚。在会聚处，在所有节点中对混沌系统的同步状态进行同步，从而使得所有节点具有共同的或基本上共同的状态(例如，在预定阈值内)。
可以在每个节点内迭代地执行方法300以便既使同步会聚又在实现会聚时维持同步状态，否则混沌系统将脱离同步。注意到，在一些实施例中，不管系统是否被同步，数据通信都可以发生。在这种情况中，跟随图4中的虚线，控制传送至框350，其中，可以使用接收器节点的相位以及包括对应于本地节点混沌系统状态的相位的此同步部分的组合式消息对数据通信进行编码，并且可以发送根据本地节点的状态加密的消息。然而，理解的是，如果系统未充分会聚，则这种数据通信可能不成功。
因此，在其他情况中，在系统会聚之前不允许发生数据通信(除了用于使这种会聚能够发生的相位或其他同步信息的通信之外)。因此，如图4中进一步展示的，在其他实现方式中，控制传送至菱形330以判定接收的相位是否基本上等于接收器节点混沌系统的相位。当这些相位至少基本上相等时，这指示同步并因此在这种系统中，控制可以传送至框350以在节点之间执行解码数据通信。相反，如果相位并非基本上相等，则控制传送至框340，其中，连续会聚作用力可能发生。举例来讲，可以再次迭代地执行方法300(具体为步骤310和320)以使能够会聚。尽管在图4的实施例中以这种高的层次示出，但应理解，本发明的范围不限于这一方面。
现在参考图5，所示是根据本发明的实施例的消息处理方法的流程图。如所见，可以在本地节点或接收器节点内执行方法400以处理传入消息，并且以执行用于为来自节点的通信准备消息的特定操作。
方法400通过从邻居节点接收消息开始(框410)。下一个控制传送至框420，在框420中，可以对消息进行解析。在实施例中，消息可以被解析成2个部分，即，包括有待提供给混沌系统逻辑的相位信息的同步部分以及可以包括有待提供给解密逻辑的加密消息信息的消息部分。接下来，在框430处，可以使用相位信息在混沌系统中执行同步更新。即，如上讨论的，使用此接收的相位信息，混沌系统的状态可以被生成并且被用于进一步的同步和通信操作。
确切地，控制接下来传送至框440，其中，可以使用混沌系统状态对所接收的消息的消息信息进行解密。此混沌系统状态可以是更新的混沌系统状态(如同框430)或者在一些情形中(取决于计算复杂性)混沌系统的先前状态可以在执行这种同步更新时被使用。因此，在一些实施例中，框430和440可以同时地执行。接下来，控制传递至框450，其中，解密的消息可以被发送至消费逻辑，例如，本地节点的核或其他处理逻辑。
理解的是，接收器或本地节点的混沌系统状态还可以用于对有待从节点发送的消息进行加密。因此，如进一步展示的，在方法400中可以出现另一个分支，其中，可以使用混沌系统状态对传出消息信息进行加密(框460)。此消息信息可以是通过节点内的消费逻辑生成的，并且可以被提供给加密逻辑以使能够使用混沌系统的状态对消息进行加密。控制接下来传送至框470，其中，可以从所述节点发送包括更新的相位信息(其可以是使用本地节点的混沌系统状态的线性组合生成的)和此加密消息的消息。此组合式消息可以例如经由开放信道被传达至另一个节点，所述另一个节点可以是从其接收到以上消息的相同的邻居节点(在框410中)或者可以是网络的另一个节点。尽管示出为图5中的此具体展示，理解的是，许多变化和替代方案是可能的。
图6示出了20个节点的同步的仿真结果。所述节点初始是非同步的并且被允许在前10个单位时间内自由地演变。然后，在时间10处，节点被命令进行同步。在图6中可见的是，节点被迅速地同步(在示出的示例中，它们全部与混沌系统的同一状态一致并且在大约时间13之后保持同步)。注意，混沌系统的速度可以以这种方式被设置，从而使得可以忽略通信过程中发射与接收之间的延迟。因此，当消息被发射且当其被接收时，混沌系统的状态是虚拟相同的。因此，每个节点可以解密所接收的任何和全部消息。
现在参照图7，示出实施例可以与其一起使用的示例节点的框图。如所见，节点500可以是任意类型的通信系统，并且在不同的实施例中可以是工业系统、体表传感器、智能电话或任何其他无线通信器。如在图7的框图中所示，系统500可以包括应用或基带处理器510。通常，基带处理器510可以执行关于通信的各种信号处理，以及执行针对设备的计算操作。在此处的实施例中，基带处理器510可以使用同步逻辑515执行与其他联网节点的基于混沌的同步，这通常可以对应于图2的节点200。进而，基带处理器510可以耦合于用户界面/显示器520，其在一些实施例中可以由触屏显示器实现。另外，基带处理器510可耦合于存储器系统，其在图7的实施例中包括非易失性存储器(即闪速存储器530)和系统存储器，即动态随机存取存储器(DRAM)535。如进一步看到的，基带处理器510可以进一步耦合于捕捉设备540，如可以记录视频和/或静止图像的图像捕捉设备。
节点500中还包括的是一个或多个传感器550，所述传感器可以耦合于基带处理器510。在不同的实现方式中，所述传感器可以是体表传感器、工业传感器或环境传感器以及其他。
为了能够发射和接收通信，各种电路可耦合于基带处理器510与天线590之间。具体地，可存在射频(RF)收发器570和无线局域网(WLAN)收发器575。通常，RF收发器570可用于根据如3G或4G无线通信协议(如根据码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)或其他协议)等给定无线通信协议来接收和发射无线数据和呼叫。还可提供如无线电信号(例如，AM/FM以及其他信号)的接收或发射的其他无线通信。另外，经由WLAN收发器575，还可以实现如根据蓝牙TM标准、ZigbeeTM或IEEE 802.11标准(如IEEE 802.11a/b/g/n)的本地无线信号。尽管在图7的实施例中以这种高的层次示出，但应理解，本发明的范围不限于这一方面。进一步理解的是，节点可以被不同地配置，并且可以不包括图7中所示的所有部件。进一步理解的是，在实施例中，网络的一个或多个节点可以彼此不同类。
图8是根据一个实施例的处理器核1100的框图。核1100可以是图7的节点500或任何其他节点的基带处理器510的示例核，其可以包括嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或用于执行代码的其他设备。尽管图8展示了仅一个核1100，处理元件可以替代性地包括多于一个这种核。核1100可以是单线程或多线程核。
图8还展示了耦合至处理器1100的存储器1170，其在实施例中可以是DRAM。存储器1170可以包括有待由核1100执行的一个或多个码指令1113。在核1100中，指令进入前端部分1110并且由一个或多个解码器1120处理。解码器可以生成反映原始代码指令的一个或多个微操作、其他指令或控制信号。在一些实施例中，如在此描述的，代码1113可以被配置成用于执行基于混沌的同步。
前端部分1110还包括寄存器重命名逻辑1125和调度逻辑1130，后者一般给资源和调度分配对应于用于执行的转换指令的操作。核1100进一步包括执行逻辑1150，所述执行逻辑具有一组执行单元11551-1155n。执行逻辑1150可以被配置成用于执行由代码指令指定的操作。在完成了所述代码指令指定的操作的执行之后，后端部分1160包括用于引退代码1113的指令的引退逻辑。在一个实施例中，核1100允许无序执行但对指令重新排序以便进行引退。理解的是，尽管图8未展示，但处理元件可以包括具有核1100的芯片上的其他元件。例如，处理元件可以包括例如存储器控制器、I/O控制逻辑以及一个或多个缓存。
下面的示例涉及进一步的实施例。
在示例1中，一种装置包括：第一逻辑，所述第一逻辑用于从第一节点接收包括同步部分和数据部分的消息的所述同步部分，并且用于使用所述同步部分生成状态信息集，以使所述装置与所述第一节点同步；以及第二逻辑，所述第二逻辑用于使用所述状态信息集对所述数据部分进行解密以获得解密消息并且用于将所述解密消息提供给所述装置的消费逻辑，其中，所述消息有待经由开放信道从所述第一节点传达。
在示例2中，如示例1所述的装置可选地进一步包括：第三逻辑，所述第三逻辑用于利用所述状态信息集对由所述消费逻辑生成的第二未加密消息进行加密以生成第二加密消息；以及传输逻辑，所述传输逻辑用于将第二消息发送至第二节点，所述第二消息具有由所述状态信息集的至少一部分形成的同步部分以及由所述第二加密消息形成的数据部分。
在示例3中，如示例1或2所述的传输逻辑用于经由开放信道将所述第二消息发送至所述第二节点。
在示例4中，如示例2所述第三逻辑用于可选地通过可逆非线性函数对所述第二未加密消息进行加密，所述可逆非线性函数具有对应于所述第二未加密消息的第一输入以及对应于所述状态信息集的第二输入。
在示例5中，所述同步部分包括混沌系统的相位，并且所述状态信息集包括所述混沌系统的完整状态。
在示例6中，所述混沌系统的所述相位包括所述完整混沌系统状态的线性组合。
在示例7中，如示例1所述的装置进一步可选地包括网络的具有基本上共同的混沌系统状态的多个节点。
在示例8中，如示例7所述的第一逻辑用于执行对所述网络的基于混沌的同步以从所述同步部分生成所述状态信息集。
在示例9中，如示例8所述的基于混沌的同步有待根据广义Lorenz系统来执行。
在示例10中，所述生成的状态信息集在以上示例中任一项所述的装置中与在所述第一节点中用于对所述消息的所述数据部分进行加密的第二状态信息集至少基本上是相同的。
在示例11中，所述生成的状态信息集与如示例10所述的第二状态信息集是在没有密钥的情况下导出的。
在示例12中，至少一种计算机可读存储介质包括指令，所述指令当被执行时使系统：在接收器节点中接收来自发送器节点的消息；对所述消息进行解析并且将所述消息的同步部分发送至混沌系统逻辑并且将所述消息的加密部分发送至解密逻辑；在所述混沌系统逻辑中使用所述同步部分对所述接收器节点的同步进行更新，包括至少部分地基于所述同步部分计算混沌系统的状态；以及在所述解密逻辑中使用所述混沌系统的所述状态对所述加密部分进行解密。
在示例13中，如示例12所述的至少一种计算机可读存储介质可选地进一步包括指令，所述指令用于使所述系统：使用所述混沌系统状态根据逆非线性函数对所述加密部分进行解密。
在示例14中，如示例12所述的至少一种计算机可读存储介质可选地进一步包括指令，所述指令用于使所述系统：在加密逻辑中使用所述混沌系统状态对数据进行加密以生成第二加密部分；在所述混沌系统逻辑中使用所述混沌系统状态生成第二同步部分；以及从所述接收器节点发射第二消息，所述第二消息包括所述第二同步部分和所述第二加密部分。
在示例15中，如示例14所述的至少一种计算机可读存储介质可选地进一步包括指令，所述指令用于使所述系统：使用所述混沌系统状态根据非线性函数对所述第二加密部分进行加密。
在示例16中，如示例14所述的至少一种计算机可读存储介质可选地进一步包括指令，所述指令用于使所述系统：根据所述混沌系统状态的至少一部分的线性组合生成所述第二同步部分。
在示例17中，如示例14所述的至少一种计算机可读存储介质可选地进一步包括指令，所述指令用于使所述系统：经由开放无线信道将所述第二消息发送至所述系统的另一个节点，所述系统包括所述发送器节点和所述接收器节点。
在示例18中，一种系统包括：第一节点，所述第一节点包括第一逻辑和第二逻辑，所述第一逻辑用于从第二节点接收包括同步部分和数据部分的第一消息的所述同步部分并且用于使用所述同步部分生成混沌系统的第一状态信息集，并且所述第二逻辑用于使用所述第一状态信息集对所述数据部分进行解密，其中，所述第一消息有待经由开放信道从所述第二节点传达；以及耦合至所述第一节点的所述第二节点，所述第二节点包括函数引擎以及传输逻辑，所述函数引擎用于根据函数并且使用所述混沌系统的第二状态信息集对所述第一消息的所述数据部分进行加密，所述第二状态信息集至少基本上等同于所述第一状态信息集，并且所述传输逻辑用于将具有由所述第二状态信息集的至少一部分形成的所述同步部分的所述第一消息发送至所述第一节点。
在示例19中，如示例18所述的系统可选地包括包含所述第一和第二节点在内的节点的无线网络。
在示例20中，示例19无线网络可选地包括体域网，所述第一和第二节点包括传感器。
在示例21中，如示例18所述的系统可选地包括传感器网络和采集系统，所述传感器网络具有包括所述第一和第二节点的多个传感器，并且所述采集系统用于从所述多个传感器接收消息、用于从其中生成报告、用于对所述报告进行加密、并且用于将所述报告传达至中央系统，所述中央系统在所述传感器网络外部。
在示例22中，一种用于使多个节点同步的系统包括：第一节点，所述第一节点包括第一装置和第二装置，所述第一装置用于从第二节点接收包括同步部分和数据部分的第一消息的所述同步部分并且用于使用所述同步部分生成混沌系统的第一状态信息集，并且所述第二装置用于使用所述第一状态信息集对所述数据部分进行解密，其中，所述第一消息有待经由开放信道从所述第二节点传达；以及耦合至所述第一节点的所述第二节点，所述第二节点包括函数装置和传输装置，所述函数装置用于根据函数并且使用所述混沌系统的第二状态信息集对所述第一消息的所述数据部分进行加密，所述第二状态信息集至少基本上等同于所述第一状态信息集，并且所述传输装置用于将具有由所述第二状态信息集的至少一部分形成的所述同步部分的所述第一消息发送至所述第一节点。
在示例23中，如示例22所述的系统可选地包括包含所述第一和第二节点在内的节点的无线网络。
在示例24中，如示例23所述的无线网络可选地包括体域网，所述第一和第二节点包括传感器。
在示例25中，如示例22所述的系统可选地包括传感器网络和采集系统，所述传感器网络具有包括所述第一和第二节点的多个传感器，并且所述采集系统用于从所述多个传感器接收消息、用于从其中生成报告、用于对所述报告进行加密、并且用于将所述报告传达至中央系统，所述中央系统在所述传感器网络外部。
在示例26中，一种装置包括：用于在接收器节点中接收来自发送器节点的消息的装置；用于将所述消息解析成同步部分和加密部分的装置；用于使用所述同步部分对所述接收器节点的同步进行更新的装置，包括用于至少部分地基于所述同步部分计算混沌系统的状态的装置；以及用于使用所述混沌系统的所述状态对所述加密部分进行解密的解密装置。
在示例27中，如示例26所述的装置可选地进一步包括：用于使用所述混沌系统状态对数据进行加密以生成第二加密部分的装置；用于使用所述混沌系统状态生成第二同步部分的装置；以及用于从所述接收器节点发射第二消息的装置，所述第二消息包括所述第二同步部分和所述第二加密部分。
在另一个示例中，一种计算机可读介质，包括用于执行以上示例中任一项所述的方法的指令。仍进一步地，在另一个示例中，一种装置包括用于执行以上示例中任一项所述的方法的装置。
还应理解的是，以上示例的各种组合都是可能的。
各实施例可以用于多个不同类型的系统中。例如，在一个实施例中，通信设备可被安排成用于执行在此描述的所述各种方法和技术。当然，本发明的范围不限于通信设备，相反其他实施例可涉及用于处理指令的其他类型的装置、或包括指令的一个或多个机器可读介质，所述指令响应在计算设备上被执行而使得所述设备执行在此描述的方法和技术中的一项或多项。
实施例可以在代码中实现并且可存储在非瞬态存储介质上，所述非瞬态存储介质具有存储在其上的指令，这些指令可用于对系统编程来执行指令。存储介质可以包括但不局限于包括以下各项的任何类型的磁盘：软盘、光盘、固态驱动器(SSD)、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、可复写致密盘(CD-RW)、和磁光盘，诸如只读存储器(ROM)的半导体器件、诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)的随机存取存储器(RAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、闪存、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、或者适合于存储电子指令的任何其他类型的介质。
虽然已经针对有限数量的实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员将理解到来自其中的许多修改和变体。旨在使得所附的权利要求书覆盖落入本发明的真正精神和范围的所有这样的修改和变体。

Claims (25)

1.一种装置，包括：
第一逻辑，所述第一逻辑用于从第一节点接收包括同步部分和数据部分的消息的所述同步部分，并且用于使用所述同步部分生成状态信息集，以使所述装置与所述第一节点同步；以及
第二逻辑，所述第二逻辑用于使用所述状态信息集对所述数据部分进行解密以获得解密消息并且用于将所述解密消息提供给所述装置的消费逻辑，其中，所述消息将经由开放信道从所述第一节点传达。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括：
第三逻辑，所述第三逻辑用于利用所述状态信息集对由所述消费逻辑生成的第二未加密消息进行加密以生成第二加密消息；以及
传输逻辑，所述传输逻辑用于将第二消息发送至第二节点，所述第二消息具有由所述状态信息集的至少一部分形成的同步部分以及由所述第二加密消息形成的数据部分。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述传输逻辑用于经由开放信道将所述第二消息发送至所述第二节点。
4.如权利要求2所述的装置，其中，所述第三逻辑用于通过可逆非线性函数对所述第二未加密消息进行加密，所述可逆非线性函数具有对应于所述第二未加密消息的第一输入以及对应于所述状态信息集的第二输入。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述同步部分包括混沌系统的相位，而所述状态信息集包括所述混沌系统的完整状态。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述混沌系统的所述相位包括所述完整混沌系统状态的线性组合。
7.如权利要求1所述的装置，进一步包括网络的具有基本上共同的混沌系统状态的多个节点。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一逻辑用于执行对所述网络的基于混沌的同步以从所述同步部分生成所述状态信息集。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述基于混沌的同步将根据广义Lorenz系统来执行。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述生成的状态信息集在所述装置中与在所述第一节点中用于对所述消息的所述数据部分进行加密的第二状态信息集至少基本上是相同的。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述生成的状态信息集与所述第二状态信息集是在没有密钥的情况下导出的。
12.一种方法，包括：
在接收器节点中接收来自发送器节点的消息；
对所述消息进行解析并且将所述消息的同步部分发送至混沌系统逻辑并且将所述消息的加密部分发送至解密逻辑；
在所述混沌系统逻辑中使用所述同步部分对所述接收器节点的同步进行更新，包括至少部分地基于所述同步部分计算混沌系统的状态；以及
在所述解密逻辑中使用所述混沌系统的所述状态对所述加密部分进行解密。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括使用所述混沌系统状态根据逆非线性函数对所述加密部分进行解密。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
在加密逻辑中使用所述混沌系统状态对数据进行加密以生成第二加密部分；
在所述混沌系统逻辑中使用所述混沌系统状态生成第二同步部分；以及
从所述接收器节点发射第二消息，所述第二消息包括所述第二同步部分和所述第二加密部分。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括使用所述混沌系统状态根据非线性函数对所述第二加密部分进行加密。
16.如权利要求14所述的方法，进一步包括根据所述混沌系统状态的至少一部分的线性组合生成所述第二同步部分。
17.如权利要求14所述的方法，进一步包括经由开放无线信道将所述第二消息发送至所述系统的另一个节点，所述系统包括所述发送器节点和所述接收器节点。
18.一种装置，包括用于执行如权利要求12至17中任一项所述的方法的装置。
19.一种机器可读存储介质，包括机器可读指令，所述指令当被执行时用于实现如权利要求12至17中任一项所述的方法。
20.一种系统，包括：
第一节点，所述第一节点包括第一装置和第二装置，所述第一装置用于从第二节点接收包括同步部分和数据部分的第一消息的所述同步部分并且用于使用所述同步部分生成混沌系统的第一状态信息集，并且所述第二装置用于使用所述第一状态信息集对所述数据部分进行解密，其中，所述第一消息将经由开放信道从所述第二节点传达；以及
耦合至所述第一节点的所述第二节点，所述第二节点包括函数装置和传输装置，所述函数装置用于根据函数并且使用所述混沌系统的第二状态信息集对所述第一消息的所述数据部分进行加密，所述第二状态信息集至少基本上等同于所述第一状态信息集，并且所述传输装置用于将具有由所述第二状态信息集的至少一部分形成的所述同步部分的所述第一消息发送至所述第一节点。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述系统包括包含所述第一和第二节点在内的节点的无线网络。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述无线网络包括体域网，所述第一和第二节点包括传感器。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述系统包括传感器网络和采集系统，所述传感器网络具有包括所述第一和第二节点的多个传感器，并且所述采集系统用于从所述多个传感器接收消息、用于从所述消息中生成报告、用于对所述报告进行加密、并且用于将所述报告传达至中央系统，所述中央系统在所述传感器网络外部。
24.一种装置，包括：
用于在接收器节点中接收来自发送器节点的消息的装置；
用于将所述消息解析成同步部分和加密部分的装置；
用于使用所述同步部分对所述接收器节点的同步进行更新的装置，包括用于至少部分地基于所述同步部分计算混沌系统的状态的装置；以及
用于使用所述混沌系统的所述状态对所述加密部分进行解密的解密装置。
25.如权利要求24所述的装置，进一步包括：
用于使用所述混沌系统状态对数据进行加密以生成第二加密部分的装置；
用于使用所述混沌系统状态生成第二同步部分的装置；以及
用于从所述接收器节点发射第二消息的装置，所述第二消息包括所述第二同步部分和所述第二加密部分。
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