CN113301561B - 一种保护在线交互信息完整性的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在线交互信息完整度检验技术领域，且公开了一种保护在线交互信息完整性的方法及系统，该方法包括：交互信息发送方无线传感终端采用交互信息接收方无线传感终端的公钥对所要发送的交互信息的摘要进行加密处理得到密文，交互信息接收方无线传感终端通过解密密文，得到交互信息的摘要，并与根据接收到的交互信息重新构造的摘要进行比对，若一致，则说明接收到的交互信息是完整的；该系统包括：运行在云计算服务器操作系统上的交互信息传输控制系统的服务端软件，该交互信息传输控制系统的用户端软件运行在无线传感终端的操作系统上。本发明解决了如何针对在线交互信息完整度进行检验的技术问题。

Description

一种保护在线交互信息完整性的方法及系统

技术领域

本发明涉及在线交互信息完整度检验技术领域，具体为一种保护在线交互信息完整性的方法及系统。

背景技术

数据传输控制是数据有效获取、减少网络能耗、最终完成数据完整传输的重要保障。无线传感网络具有多变性特点，在数据传输时易产生无线链路数据传输误码率高，并行数据传输碰撞丢包率高，网络节点暴露受损导致数据交互异常率高等问题。另一方面，网络节点会因能量的损耗导致其失效，进而引发数据传输路径的无效。节点数据存储能力有限，易出现数据流量异常增加，或数据包冲出缓存区丢失。网络节点的非对称性，也会导致信道的带宽分配不均衡。

综上所述，对数据传输完整度控制方法的研究成为了亟待解决的问题。在大数据背景下，海量数据多以并行方式进行传输，这也正式数据传输完整度控制方法的难点所在。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种保护在线交互信息完整性的方法及系统，以解决如何针对在线交互信息完整度进行检验的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种保护在线交互信息完整性的方法，包括以下步骤：

步骤一，令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₁为交互信息发送方，其密钥为k₁，公钥为K₁；

令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₂为交互信息接收方，其密钥为k₂，公钥为K₂；

步骤二，无线传感终端WST₁向无线传感终端WST₂发送可检验完整度的交互信息Iifm，具体如下：

(1)无线传感终端WST1向交互信息传输控制系统请求无线传感终端WST₂的公钥K₂；

(2)交互信息传输控制系统对无线传感终端WST₁的交互通信权限的合法性进行验证；

(3)在无线传感终端WST₁的交互通信权限验证成功之后，交互信息传输控制系统将无线传感终端WST₂的公钥K₂发送给无线传感终端WST₁；

(4)无线传感终端WST₁采用无线传感终端WST₂的公钥K₂对所要发送的交互信息Iifm的摘要h(Iifm)进行加密处理，得到密文C_h(Iifm)；

(5)无线传感终端WST₁向无线传感终端WST₂发送交互信息Iifm及密文C_h(Iifm)；

步骤三，在无线传感终端WST₂接收到交互信息Iifm和密文C_h(Iifm)之后，无线传感终端WST₂对交互信息Iifm的完整度进行检验，具体为：

无线传感终端WST₂通过解密密文C_h(Iifm)，得到摘要h(Iifm)；

根据接收到的交互信息Iifm重新构造摘要h(Iifm)'；

若h(Iifm)'＝h(Iifm)，则说明交互信息Iifm是完整的。

进一步的，所述无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₁将自己的通信身份标识码ID₁输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₁作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₁传输给无线传感终端WST₁；

无线传感终端WST₁选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₁，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₁，且使K₁＝k₁L₁成立，之后将公钥K₁传输给交互信息传输控制系统。

进一步的，所述无线传感终端WST₂在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₂将自己的通信身份标识码ID₂输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₂作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₂传输给无线传感终端WST₂；

无线传感终端WST₂选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₂，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₂，且使K₂＝k₂L₂成立，之后将公钥K₂传输给交互信息传输控制系统。

进一步的，所述交互信息传输控制系统对无线传感终端WST₁的交互通信权限的合法性进行验证，其验证过程包括：

无线传感终端WST₁随机选取一个在二进制域F₂ ^m上的数值N₁，计算Q₁＝N₁L₁，并且使Q₁在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后将Q₁向交互信息传输控制系统传输；

交互信息传输控制系统自动生成在二进制域F₂ ^m上的随机数N₂，之后将随机数N₂向无线传感终端WST₁传输；

无线传感终端WST₁计算E₁＝N₁+Q₁k₁，并将E₁传输给交互信息传输控制系统；

交互信息传输控制系统验证等式E₁L₁＝Q₁+N₂K₁是否成立，如果成立，则说明无线传感终端WST₁具有合法的交互通信权限。

进一步的，所述无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上将交互信息Iifm的摘要h(Iifm)编码到E_p(a,b)上的一点H_h(Iifm)；

交互信息传输控制系统生成一个在二进制域F₂ ^m上的随机数N₃，且使H_h(Iifm)＝N₃L₂成立，并且使H_h(Iifm)在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后计算摘要h(Iifm)的密文C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂。

进一步的，所述无线传感终端WST₂首先根据自己的密钥k₂，求解等式C_h(Iifm)＝N₃L₂(1+k₂)，得到N₃；然后根据N₃，通过求解等式C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂，得到H_h(Iifm)；最后根据H_h(Iifm)、以及摘要h(Iifm)与H_h(Iifm)之间的编码关系，得摘要h(Iifm)。

一种保护在线交互信息完整性的系统，包括：运行在云计算服务器CCSiitcs操作系统上的交互信息传输控制系统的服务端软件，该交互信息传输控制系统的用户端软件运行在无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)的操作系统上。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

在本发明中，交互信息发送方无线传感终端WST₁采用交互信息接收方无线传感终端WST₂的公钥K₂对所要发送的交互信息Iifm的摘要h(Iifm)进行加密处理得到密文C_h(Iifm)，交互信息接收方无线传感终端WST₂通过解密密文C_h(Iifm)，得到交互信息Iifm的摘要h(Iifm)，并与根据接收到的交互信息Iifm重新构造的摘要h(Iifm)'进行比对，若一致，则说明接收到的交互信息Iifm是完整的，从而实现了对交互信息Iifm完整度进行检验的技术效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种保护在线交互信息完整性的系统，包括：安装并运行在云计算服务器CCSiitcs操作系统上的交互信息传输控制系统的服务端软件，该交互信息传输控制系统的用户端软件运行在无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)的操作系统上；

上述无线传感终端WST_i通过交互信息传输控制系统的用户端软件与运行在云计算服务器CCSiitcs上的交互信息传输控制系统的服务端软件进行相互之间的数据交互；

一种保护在线交互信息完整性的方法，包括以下步骤：

步骤一，无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，具体如下：

令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₁为交互信息发送方；

令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₂为交互信息接收方；

(1)无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₁将自己的通信身份标识码ID₁输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₁作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₁传输给无线传感终端WST₁；

无线传感终端WST₁选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₁，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₁，且使K₁＝k₁L₁成立，之后将公钥K₁传输给交互信息传输控制系统；

(2)无线传感终端WST₂在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₂将自己的通信身份标识码ID₂输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₂作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₂传输给无线传感终端WST₂；

无线传感终端WST₂选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₂，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₂，且使K₂＝k₂L₂成立，之后将公钥K₂传输给交互信息传输控制系统；

步骤二，交互信息发送方无线传感终端WST₁向交互信息接收方无线传感终端WST₂发送可检验完整度的交互信息Iifm，具体如下：

(1)交互信息发送方无线传感终端WST1向交互信息传输控制系统请求交互信息接收方无线传感终端WST₂的公钥K₂；

(2)交互信息传输控制系统对交互信息发送方无线传感终端WST₁的交互通信权限的合法性进行验证，其验证过程包括：

无线传感终端WST₁随机选取一个在二进制域F₂ ^m上的数值N₁，计算Q₁＝N₁L₁，并且使Q₁在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后将Q₁向交互信息传输控制系统传输；

交互信息传输控制系统自动生成在二进制域F₂ ^m上的随机数N₂，之后将随机数N₂向无线传感终端WST₁传输；

无线传感终端WST₁计算E₁＝N₁+Q₁k₁，并将E₁传输给交互信息传输控制系统；

交互信息传输控制系统验证等式E₁L₁＝Q₁+N₂K₁是否成立，如果成立，则说明无线传感终端WST₁具有合法的交互通信权限；

(3)在交互信息发送方无线传感终端WST₁的交互通信权限验证成功之后，交互信息传输控制系统将交互信息接收方无线传感终端WST₂的公钥K₂发送给交互信息发送方无线传感终端WST₁；

(4)交互信息发送方无线传感终端WST₁采用交互信息接收方无线传感终端WST₂的公钥K₂对所要发送的交互信息Iifm的摘要h(Iifm)进行加密处理，其具体过程包括：

无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上将交互信息Iifm的摘要h(Iifm)编码到E_p(a,b)上的一点H_h(Iifm)；

其中，h(Iifm)为采用单向散列函数h构造的交互信息Iifm的摘要；

h()为单向散列函数，就是把任意长度的输入消息串变化成固定长的输出串且由输出串难以得到输入串的一种函数，这个输出串称为该消息的散列值，用于产生消息摘要；

交互信息传输控制系统生成一个在二进制域F₂ ^m上的随机数N₃，且使H_h(Iifm)＝N₃L₂成立，并且使H_h(Iifm)在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后计算摘要h(Iifm)的密文C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂；

(5)交互信息发送方无线传感终端WST₁向交互信息接收方无线传感终端WST₂发送交互信息Iifm及交互信息Iifm的摘要h(Iifm)的密文C_h(Iifm)；

步骤三，在交互信息接收方无线传感终端WST₂接收到交互信息Iifm和密文C_h(Iifm)之后，无线传感终端WST₂对交互信息Iifm的完整度进行检验，具体如下：

无线传感终端WST₂首先根据自己的密钥k₂，求解等式C_h(Iifm)＝N₃L₂(1+k₂)，得到N₃；然后根据N₃，通过求解等式C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂，得到H_h(Iifm)；最后根据H_h(Iifm)、以及交互信息Iifm的摘要h(Iifm)与H_h(Iifm)之间的编码关系，得到交互信息Iifm的摘要h(Iifm)；

无线传感终端WST₂构造交互信息Iifm的摘要h(Iifm)'；

若h(Iifm)'＝h(Iifm)，则说明交互信息Iifm是完整的；反之，说明交互信息Iifm是不完整的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₁为交互信息发送方，其密钥为k₁，公钥为K₁；

令无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)中的无线传感终端WST₂为交互信息接收方，其密钥为k₂，公钥为K₂；

步骤二，无线传感终端WST₁向无线传感终端WST₂发送可检验完整度的交互信息Iifm，具体如下：

(1)无线传感终端WST₁向交互信息传输控制系统请求无线传感终端WST₂的公钥K₂；

(2)交互信息传输控制系统对无线传感终端WST₁的交互通信权限的合法性进行验证；

(3)在无线传感终端WST₁的交互通信权限验证成功之后，交互信息传输控制系统将无线传感终端WST₂的公钥K₂发送给无线传感终端WST₁；

(4)无线传感终端WST₁采用无线传感终端WST₂的公钥K₂对所要发送的交互信息Iifm的摘要h(Iifm)进行加密处理，得到密文C_h(Iifm)；

(5)无线传感终端WST₁向无线传感终端WST₂发送交互信息Iifm及密文C_h(Iifm)；

步骤三，在无线传感终端WST₂接收到交互信息Iifm和密文C_h(Iifm)之后，无线传感终端WST₂对交互信息Iifm的完整度进行检验，具体为：

无线传感终端WST₂通过解密密文C_h(Iifm)，得到摘要h(Iifm)；

根据接收到的交互信息Iifm重新构造摘要h(Iifm)'；

若h(Iifm)'＝h(Iifm)，则说明交互信息Iifm是完整的。

2.根据权利要求1所述的保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，所述无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₁将自己的通信身份标识码ID₁输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₁作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₁传输给无线传感终端WST₁；

无线传感终端WST₁选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₁，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₁，且使K₁＝k₁L₁成立，之后将公钥K₁传输给交互信息传输控制系统。

3.根据权利要求2所述的保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，所述无线传感终端WST₂在交互信息传输控制系统上进行合法的交互通信权限注册，其具体步骤包括：

无线传感终端WST₂将自己的通信身份标识码ID₂输入到交互信息传输控制系统上；

交互信息传输控制系统在二进制域F₂ ^m上选定一条椭圆曲线E_p(a,b)，在上述椭圆曲线E_p(a,b)上随机选取一点L₂作为基点，之后将椭圆曲线E_p(a,b)、基点L₂传输给无线传感终端WST₂；

无线传感终端WST₂选择一个在二进制域F₂ ^m上的密钥k₂，生成在二进制域F₂ ^m上的公钥K₂，且使K₂＝k₂L₂成立，之后将公钥K₂传输给交互信息传输控制系统。

4.根据权利要求3所述的保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，所述交互信息传输控制系统对无线传感终端WST₁的交互通信权限的合法性进行验证，其验证过程包括：

无线传感终端WST₁随机选取一个在二进制域F₂ ^m上的数值N₁，计算Q₁＝N₁L₁，并且使Q₁在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后将Q₁向交互信息传输控制系统传输；

交互信息传输控制系统自动生成在二进制域F₂ ^m上的随机数N₂，之后将随机数N₂向无线传感终端WST₁传输；

无线传感终端WST₁计算E₁＝N₁+Q₁k₁，并将E₁传输给交互信息传输控制系统；

交互信息传输控制系统验证等式E₁L₁＝Q₁+N₂K₁是否成立，如果成立，则说明无线传感终端WST₁具有合法的交互通信权限。

5.根据权利要求4所述的保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，所述无线传感终端WST₁在交互信息传输控制系统上将交互信息Iifm的摘要h(Iifm)编码到E_p(a,b)上的一点H_h(Iifm)；

交互信息传输控制系统生成一个在二进制域F₂ ^m上的随机数N₃，且使H_h(Iifm)＝N₃L₂成立，并且使H_h(Iifm)在椭圆曲线E_p(a,b)上，之后计算摘要h(Iifm)的密文C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂。

6.根据权利要求5所述的保护在线交互信息完整性的方法，其特征在于，所述无线传感终端WST₂首先根据自己的密钥k₂，求解等式C_h(Iifm)＝N₃L₂(1+k₂)，得到N₃；然后根据N₃，通过求解等式C_h(Iifm)＝H_h(Iifm)+N₃K₂，得到H_h(Iifm)；最后根据H_h(Iifm)、以及摘要h(Iifm)与H_h(Iifm)之间的编码关系，得摘要h(Iifm)。

7.一种保护在线交互信息完整性的系统，其特征在于，包括：运行在云计算服务器CCSiitcs操作系统上的交互信息传输控制系统的服务端软件，该交互信息传输控制系统的用户端软件运行在无线传感终端WST_i(i＝1,2,…,n)的操作系统上；

交互信息发送方无线传感终端WST₁采用交互信息接收方无线传感终端WST₂的公钥K₂对所要发送的交互信息Iifm的摘要h(Iifm)进行加密处理得到密文C_h(Iifm)，交互信息接收方无线传感终端WST₂通过解密密文C_h(Iifm)，得到交互信息Iifm的摘要h(Iifm)，并与根据接收到的交互信息Iifm重新构造的摘要h(Iifm)'进行比对，若一致，则说明接收到的交互信息Iifm是完整的。