CN110602124A - 一种用于物联网中的连续认证的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于物联网中的连续认证的方法，物联网终端设备根据将要连续发送信息包数量来定义一个时间，并将其加入请求数据包中发送给网关，网关根据收到的请求数据生成一个临时的身份验证信息，网关在预先确定的时间范围内使用该临时的身份验证信息进行验证，终端设备在会话有效期内发给网关的每一条消息中都会添加临时身份验证信息，而无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，这就实现了连续性认证的概念，这对于物联网环境中改善由于复杂的消息传输认证带来的资源消耗有着重大意义。同时由于时效性的约束，临时的身份验证信息只在会话有效期内有效，减少了目前大多数系统中使用长期保存身份验证有效所带来的安全隐患。

Description

一种用于物联网中的连续认证的方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种用于物联网中的连续认证的方法。
背景技术
近年来，物联网在学术界和工业界迅速发展并受到关注。通过物联网连接传感器、微型智能设备和智能家电，物联网为人和设备提供了一种新的“沟通”形式，使虚拟信息世界与现实世界无缝对接。物联网应用可能涉及环境监测，电子卫生，电动汽车和智能家居，尽可能多的物联网设备应于用户的日常生活，隐私和安全方面的问题就显得非常重要。物联网设备的特征在于有限的存储器和存储容量以及低计算能力，这些有限的资源限制了物联网设备能够实现的功能。因此，物联网产品的安全问题极具挑战性。
发明内容
目前，由于大多数物联网设备是资源有限的，因此需要轻量级物联网安全机制。在这种背景下，本发明提出一种在物联网中轻量级连续认证的方法。轻量级意味着安全解决方案的特点是操作次数少，各方之间通信时间较短，双方计算和通信开销较低。当在短时间间隔内发送/接收大量消息时，这些特性尤其重要。本发明利用轻量级认证用于特定时间帧中的一系列消息传输，无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，改善了物联网环境中由于复杂的消息传输认证带来的资源消耗问题。
在物联网中建立连续性的安全通道是有必要的，所谓连续性是指在预定义的时间段(即会话)内建立安全传输信道以发送特定数量的消息。在连续传输的数据中加入身份验证信息，以保证在会话开始后被验证身份的发送者所发送的消息处于当前的会话中。这种认证在本文中称为“连续认证”。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种用于物联网中的连续认证的方法，包括以下步骤：
1、在最初的认证阶段，本发明中用于身份验证的令牌(token)是在系统中是公开的，例如事先约定表示物联网设备类型的串号等。因此物联网终端设备向网关请求创建会话时不需要发送身份验证凭据，例如公钥证书和签名消息。物联网终端设备在发给网关的会话请求数据包中添加共享的token、终端设备ID、网关ID、会话有效时间等信息。
2、网关根据接收到物联网终端设备发来的会话请求数据包后首先会对设备的共享token进行验证。如果验证通过，网关会根据接收到的共享token、终端设备ID、网关ID、会话有效期和当前时间戳，通过加密算法生成一个临时身份验证信息，该身份验证信息将会话有效期内有效。网关在发给终端设备的响应中添加临时身份验证信息，并将响应消息中认证结果状态码设置为验证成功。同时网关将根据收到的会话有效时间创建一个安全传输信道。如果验证失败，则在响应消息中认证结果状态码设置为认证失败。
3、网关在预定义的时间段(即会话)内建立安全传输通道，以在物联网终端和网关之间传输若干消息。在会话时间有效期内，终端设备在发给网关的每一条消息中都会添加临时身份验证信息，而无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，以便终端设备可以在预定义的时间范围内以最小的验证开销发送若干消息。
4、网关根据生成临时身份验证信息、终端设备ID以及会话有效时间建立一个关系映射表，网关在接收到消息后验证消息的临时身份验证信息和时效性，这保证了在会话开始时已认证的终端设备在整个会话期间发送的信息处于有效状态。
5、在会话有效期内，终端设备在发送消息后会收到网关接响应消息，该响应消息内容中包括认证结果的状态码，如果响应消息中认证结果状态码为认证成功，则传输下一条信息直到最后一条信息传输完成；如果响应消息中认证结果状态码为认证失败，则重新向验证这发送新的会话请求。
6、在会话有效期结束后，网关将关闭相应的安全传输通道，并将之前建立的临时身份验证信息关系表中相应内容删除，即使该临时身份验证信息无效。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的一种用于物联网中的连续认证的方法，本方法引入“时间”的概念，物联网终端设备根据将要连续发送信息包数量来定义一个时间，并将其加入请求数据包中发送给网关，网关根据收到的请求数据生成一个临时的身份验证信息，网关在预先确定的时间范围内使用该临时的身份验证信息进行验证，终端设备在会话有效期内发给网关的每一条消息中都会添加临时身份验证信息，而无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，这就实现了连续性认证的概念，这对于物联网环境中改善由于复杂的消息传输认证带来的资源消耗有着重大意义。同时由于时效性的约束，临时的身份验证信息只在会话有效期内有效，减少了目前大多数系统中使用长期保存身份验证有效所带来的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实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实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在任一实施例中，如图1所示，本发明的一种用于物联网中的连续认证的方法，包括以下步骤：
1、在最初的认证阶段，本发明中用于身份验证的令牌(token)是在系统中是公开的，例如事先约定表示物联网设备类型的串号等。因此物联网终端设备向网关请求创建会话时不需要发送身份验证凭据，例如公钥证书和签名消息。物联网终端设备在发给网关的会话请求数据包中添加共享的token、终端设备ID、网关ID、会话有效时间等信息。如图一所示终端设备发送终端创建会话请求消息格式如下表所示：
请求报文头 消息长度 终端设备ID 网关ID 共享token 会话有效时间 CRC校验
2、网关根据接收到物联网终端设备发来的会话请求数据包后，首先会对设备的共享token进行验证。如果验证通过，网关将接收到的共享token、终端设备ID、会话有效期和当前时间戳拼接为一个字符串，通过AES加密算法(本发明不对加密算法做限制)生成一个临时身份验证信息，该身份验证信息以十六进制字符串的形式在会话有效期内有效。网关在发给终端设备的响应中添加临时身份验证信息，并将响应消息中认证结果状态码设置为验证成功。同时网关将根据收到的会话有效时间创建一个安全传输信道；如果验证失败，则在响应消息中认证结果状态码设置为认证失败。如图一所示网关发送给终端设备的消息格式如下表所示：
3、网关在预定义的时间段(即会话)内建立安全传输通道，以在物联网终端和网关之间传输若干消息。在会话时间有效期内，终端设备在发给网关的每一条消息中都会添加临时身份验证信息，而无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，以便终端设备可以在预定义的时间范围内以最小的验证开销发送若干消息。如图一所示终端设备在会话有效期内发送消息格式如下表所示：
4、网关根据生成临时身份验证信息、终端设备ID以及会话有效时间建立一个关系映射表，网关在接收到消息后验证消息的临时身份验证信息和时效性，这保证了在会话开始时已认证的终端设备在整个会话期间发送的信息处于有效状态。终端设备在会话有效期内发送。
5、在会话有效期内，终端设备在发送消息后会收到网关接响应消息，该响应消息内容中包括认证结果的状态码，如果响应消息中认证结果状态码为认证成功，则传输下一条信息直到最后一条信息传输完成；如果响应消息中认证结果状态码为认证失败，则重新向验证这发送新的会话请求。如图一所示网关发送的消息响应报文如下表所示：
信息响应报文头 消息长度 终端设备ID 网关ID 认证结果状态码 CRC校验
6、在会话有效期结束后，网关将关闭相应的安全传输通道，并将之前建立的临时身份验证信息关系表中相应内容删除，即使该临时身份验证信息无效。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种用于物联网中的连续认证的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，物联网终端设备发给物联网网关会话请求，并在会话请求数据包中添加共享的token、终端设备ID、网关ID、会话有效时间；
步骤2，网关根据接收到物联网终端设备发来的会话请求数据包后，首先会对设备的共享token进行验证；如果验证通过，网关会根据接收到的共享token、终端设备ID、网关ID、会话有效期和当前时间戳，通过加密算法生成一个临时身份验证信息，该身份验证信息将会话有效期内有效；
步骤3，网关在预定义的时间段内建立安全传输通道，以在物联网终端和网关之间传输若干消息；
步骤4、网关根据生成临时身份验证信息、终端设备ID以及会话有效时间建立一个关系映射表，网关在接收到消息后验证消息的临时身份验证信息和时效性，这保证了在会话开始时已认证的终端设备在整个会话期间发送的信息处于有效状态；
步骤5、在会话有效期内，终端设备在发送消息后会收到网关接响应消息，该响应消息内容中包括认证结果的状态码，如果响应消息中认证结果状态码为认证成功，则传输下一条信息直到最后一条信息传输完成；
步骤6、在会话有效期结束后，网关将关闭相应的安全传输通道，并将之前建立的临时身份验证信息关系表中相应内容删除，即使该临时身份验证信息无效。
2.如权利要求1所述的一种用于物联网中的连续认证的方法，其特征在于，所述步骤2中，网关在发给终端设备的响应中添加临时身份验证信息，并将响应消息中认证结果状态码设置为验证成功；同时网关将根据收到的会话有效时间创建一个安全传输信道；如果验证失败，则在响应消息中认证结果状态码设置为认证失败。
3.如权利要求1所述的一种用于物联网中的连续认证的方法，其特征在于，所述步骤5中，如果响应消息中认证结果状态码为认证失败，则重新向验证这发送新的会话请求。
4.如权利要求1所述的一种用于物联网中的连续认证的方法，其特征在于，所述步骤3中，在会话时间有效期内，终端设备在发给网关的每一条消息中都会添加临时身份验证信息，而无需执行复杂的的公钥/私钥认证操作，以便终端设备可以在预定义的时间范围内以最小的验证开销发送若干消息。
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