CN111641636A - 物联网数据安全通信的方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

物联网数据安全通信的方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种物联网数据安全通信的方法、系统、设备及计算机可读存储介质，所述方法包括：确定物联网所需的密钥切片数量K；根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；由所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。本公开的方法及系统利用有限的初始密钥分成多个密钥切片后，再组合生成大量的新的密钥，然后将这些新的密钥分配到不同物联网终端上去，满足物联网业务端到端的数据安全防护需求。

Description

物联网数据安全通信的方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本公开属于通信技术领域，具体涉及一种物联网数据安全通信的方法，一种物联网数据安全通信的系统，一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着物联网技术的飞速发展，物联网设备种类越来越丰富，数量也越来越多，这些物联网设备的联网，给物联网的安全防护带来了巨大挑战。
现有物联网端到端的安全防护，一般通过初始密钥加密，但其安全实现的前提是初始化密钥始终安全有效，一旦泄露就会直接影响数据的安全传输，并且初始密钥的数量难以满足物联网终端的需求。另一种安全防护的方法是通过云端协同运算的数据加密技术，将数据加密过程和密钥信息分别存储在云端和终端，但这种方法没有充分考虑终端的存储空间和计算能力，当终端的规模较大时，对终端的存储和计算造成影响。
因此，现有物联网的安全加密方式已不能适用于庞大的物联网的发展，亟待提出一种能够满足物联网终端对大容量密钥需求的方案，以实现物联网端到端数据的安全防护。
发明内容
本公开提供一种物联网数据安全通信的方法、系统、计算机设备及技术机可读存储介质，可以使密钥数量将急剧增加，满足大量物联网终端对密钥的需求，并通过增加随机数变量的机制，实现对密钥切片的保护，能够有效的保护密钥的安全性。
第一方面，本公开实施例提供一种物联网数据安全通信的方法，包括：
确定物联网所需的密钥切片数量K；
根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
由所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
进一步的，所述确定物联网所需的密钥切片数量K包括：
根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；
根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
进一步的，所述根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片，包括：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
进一步的，所述将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成新的密钥，包括：
从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；
通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
第二方面，本公开实施例提供一种物联网数据安全通信的系统，其特征在于，包括：切片定量单元、切片划分单元、组合单元和加密单元；
所述切片定量单元设置为确定物联网所需的密钥切片数量K；
所述切片划分单元设置为根据所述切片定量单元确定的物联网所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
所述组合单元设置为将所述切片划分单元得到的所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
所述加密单元设置为使用所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
进一步的，所述切片定量单元包括：
第一确定模块，其设置为根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
第二确定模块，其设置为根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；以及，
第三确定模块，其设置为根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
进一步的，所述切片划分单元具体设置为：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
进一步的，所述组合单元包括：
挑选模块，其设置为从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；
生成模块，其设置为通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
组合模块，其设置为将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
第三方面，本公开实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行如第一方面中任一所述的物联网数据安全通信的方法。
第四方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，包括：计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面中任一所述的物联网数据安全通信的方法。
有益效果：
本公开提供的物联网数据安全通信的方法、系统、计算机设备及技术机可读存储介质，通过确定物联网所需的密钥切片数量K；根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；由所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。该方案利用有限的初始密钥分成多个密钥切片后，再组合生成大量的新的密钥，然后将这些新的密钥分配到不同物联网终端上去，满足物联网业务端到端的数据安全防护需求。
附图说明
图1为本公开实施例一提供的物联网数据安全通信的方法的流程图；
图2为本公开实施例二提供的物联网数据安全通信的系统的架构图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和实施例对本公开作进一步详细描述。
其中，在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚的表示其他含义。
随着物联网技术的飞速发展，物联网设备种类越来越丰富，数量也越来越多，这些物联网设备的联网，给物联网的安全防护带来了巨大挑战。现有物联网端到端的安全防护，一般通过初始密钥加密，但其安全实现的前提是初始化密钥始终安全有效，一旦泄露就会直接影响数据的安全传输，并且初始密钥的数量有限，难以满足物联网的需要。另一种安全防护的方法是通过云端协同运算的数据加密技术，将数据加密过程、密钥信息分别存储在云端，但这种方法没有充分考虑终端的存储空间和计算能力，对终端的存储和计算造成影响。
下面以具体地实施例对本公开的技术方案以及本公开的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
图1为本公开实施例一提供的一种物联网数据安全通信的方法，包括：
步骤S101：确定物联网所需的密钥切片数量K；
步骤S102：根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
步骤S103：将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
步骤S104：由所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
本公开实施例通过首先确定需要的密钥切片的数量，以方便将所有的初始密钥分别分成长度相同的多个不同的密钥切片后，在得到的所有密钥切片中随机挑选预设数量的密钥切片，进行组合，得到了新的密钥，新的密钥与初始密钥长度相同，由于组合的方式有多种，当初始密钥的数量足够，且切片粒度足够大的情况下，其生成的密钥数量将急剧增加，可以得到足够数量的新的密钥，满足了大量物联网终端对密钥的需求。
进一步的，所述确定物联网所需的密钥切片数量K包括：
根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；
根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
由物联网终端设备的规模确定了需要生成的总的密钥的数量，以保证物联网在数据传输过程中对密钥的需求，在确定了总的密钥数量后，再通过密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥的总数量，在将初始密钥划分为多个密钥切片时，由于需要保证生成的新的密钥数量大于设备规模确定的所需要的密钥总数，即在按预设方式组合生成新的密钥的数量需大于需要的总的密钥数量的要求下，就可计算出每个初始密钥最小的划分的密钥切片的数量，同时得到总的密钥切片的数量。
例如:物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数为100个，初始密钥的数量为5个，若将每个初始密钥划分为2个密钥切片，总的密钥切片的数量为10个，按照预设方式组合生成的新的密钥数量小于100时，则认为每个初始密钥划分为2个密钥切片得到的密钥切片数量不够，需继续增加密钥切片的数量，若将每个初始密钥划分为3个密钥切片，得到的总的密钥切片数量为15个，按照预设方式组合生成的新的密钥数量大于100时，则认为密钥切片的总数量满足要求，即物联网所需的密钥切片数量K为15个。因此在划分切片数量时，既要保证密钥切片具有一定的长度，又要保证生成的密钥切片的数量满足要求。
进一步的，所述根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片，包括：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
将每一个密钥分成n个不同的切片，对每个切片进行唯一标识，例如：密钥1被分成密钥切片[1a，1b，1c……1n]，密钥m被分成密钥切片[ma，mb，mc.......mn]；如果有m个密钥，则切片后的密钥总数为K＝m*n。
进一步的，所述将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成新的密钥，包括：
从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；
通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
根据切片结果，从密钥切片中选出n个不重复的密钥组合成新的密钥个数为
Figure BDA0002513225650000071
将初始密钥分为不同的密钥切片，然后利用密钥组合公式生成新的密钥，从而实现对物联网终端数据的加密，满足对大量密钥的需求。
通过对初始密钥进行切片，然后进行与随机数相乘，最后得到新的密钥值，通过这样的转换，当切片粒度足够大的情况下，其生成的密钥数量将急剧增加，满足大量物联网终端对密钥的需求，通过增加了随机数变量的机制，同时实现对密钥切片的保护，能够有效的保护密钥的安全性。
图2为本公开实施例二提供的一种物联网数据安全通信的系统，包括：切片定量单元1、切片划分单元2、组合单元3和加密单元4；
所述切片定量单元1设置为确定物联网所需的密钥切片数量K；
所述切片划分单元2设置为根据所述切片定量单元1确定的物联网所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
所述组合单元设置3为将所述切片划分单元2得到的所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
所述加密单元4设置为使用所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
进一步的，所述切片定量单元1包括：
第一确定模块，其设置为根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
第二确定模块，其设置为根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；以及，
第三确定模块，其设置为根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
进一步的，所述切片划分单元2具体设置为：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
进一步的，所述组合单元3包括：
挑选模块，其设置为从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；
生成模块，其设置为通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
组合模块，其设置为将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
本实施例的物联网数据安全通信的系统用于实施实施例一中的物联网数据安全通信的方法，所以描述的较为简单，具体可以参见前面方法实施例一中的相关描述，此处不再赘述。
此外，本公开实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行上述各种可能的方法。
此外，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。
其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种物联网数据安全通信的方法，其特征在于，包括：
确定物联网所需的密钥切片数量K；
根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
由所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定物联网所需的密钥切片数量K包括：
根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；
根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片，包括：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述K个密钥切片按照预设方式组合生成新的密钥，包括：
从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
5.一种物联网数据安全通信的系统，其特征在于，包括：切片定量单元、切片划分单元、组合单元和加密单元；
所述切片定量单元设置为确定物联网所需的密钥切片数量K；
所述切片划分单元设置为根据所述切片定量单元确定的物联网所需的密钥切片数量K分别将各个物联网终端中的初始密钥分成预设数量的密钥切片，共得到K个密钥切片；
所述组合单元设置为将所述切片划分单元得到的所述K个密钥切片按照预设方式组合生成若干新的密钥；
所述加密单元设置为使用所述新的密钥对物联网终端传输的数据进行加密。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述切片定量单元包括：
第一确定模块，其设置为根据物联网终端的设备规模确定所需要的密钥总数；
第二确定模块，其设置为根据密钥生成器的密钥种子确定可生成的初始密钥总数；以及，
第三确定模块，其设置为根据所需要的密钥总数和可生成的初始密钥总数确定物联网所需的密钥切片数量K。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述切片划分单元具体设置为：
根据所需的密钥切片数量K将每一个初始密钥分成n个不同的密钥切片，其中，n＝K/m，m为初始密钥总数。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述组合单元包括：
挑选模块，其设置为从K个密钥切片中挑选出与每一个初始密钥分成的密钥切片数量相同的n个不重复的密钥切片，并设定所挑选出的n个密钥切片为[K1，K2，……Kn]；
生成模块，其设置为通过随机数生成器，生成一个随机变量X，并利用随机变量X对所挑选出的n个密钥切片进行加密，所述随机变量X设定为[X1，X2，……Xn]；以及，
组合模块，其设置为将所挑选出的n个密钥切片与所述随机变量X进行组合，生成新的密钥，其密钥值＝K1*X1+K2*X2+……+Kn*Xn。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1-4中任一项中所述的物联网数据安全通信的方法。
10.一种计算机可读存储介质，包括：计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4中任一项中所述的物联网数据安全通信的方法。
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