CN115473719A - 基于工业互联网的设备通信加密方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种基于工业互联网的设备通信加密方法及系统，涉及通信技术领域。一种基于工业互联网的设备通信加密方法包括：通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。其能够加强对通信过程的安全保障，保证了通信内容的安全传输。此外本申请还提出了一种基于工业互联网的设备通信加密系统。

Description

基于工业互联网的设备通信加密方法及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种基于工业互联网的设备通信加密方法及系统。

背景技术

目前，在通信领域中应用的主要是基于电路交换方式的固定电话和移动电话通信设备，其通信设备是由中央处理设备进行控制和管理。其优点是：通信线路专用，数据直达，传输时延小，实时性强，数据顺序传送，无失序问题，既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号，交换设备及控制过程较简单。但是，该方法还存在一定的缺陷：即对于数据通信的平均建立连接时间稍长，物理线路独占，信道利用率低，不同类型、不同规格、不同速率的通信设备难以相互通信和进行差错控制。针对于业务层面来说，基于电路交换的通信设备无法适应全球范围内各通信公司的网络和业务同步发展，各种新增业务尤其是多媒体业务发展缓慢，而且各种业务难以融合，难以实现跨地区和跨国的不受约束的漫游。另外，该方法产生的通信费用也比较高，尤其是漫游通信费用较高。

随着互联网的发展，出现了基于互联网的通信模式，互联网通信属于分组交换技术的一种，也叫包交换。分组交换采用存储转发的传输方式，其优点是：信道利用率高，无需专用线路，无连接建立时延，允许路由选择，可避开故障路由，提高传输可靠性，便于多种类型、规格和速度的通信，可以组播、多播等。

常用的是基于IPv4(Internet Protocol Version4)互联网的通信，其可实现全球范围内的邮件、即时消息、语音、视频等通信，或者是通过各通信公司提供的低话费的网际协议(Internet Protocol，IP)电话进行通信。

而基于身份标识的密码系统(Identity-Based Cryptograph,简称IBC)是一种非对称的公钥密码体系。在基于身份的密码系统中，每个实体具有一个身份标识，该标识可以是任何有意义的字符串，实体的身份标识本身就用作实体的公开密钥。由于标识本身就是实体的公钥，这类系统就不再依赖证书和证书管理系统，从而极大地简化了管理密码系统的复杂性。

目前，工业互联网通信经常会遭受到网络攻击。而工业互联网通信安全可能会直接影响到工业互联网用户的人身财产安全。因此，为保证工业互联网用户的人身财产安全需要提升工业互联网通信的安全性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其能够加强对通信过程的安全保障，保证了通信内容的安全传输。

本申请的另一目的在于提供一种基于工业互联网的设备通信加密系统，其能够运行一种基于工业互联网的设备通信加密方法。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其包括通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

在本申请的一些实施例中，上述设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，获取对端的加密信息包括：请求建立通信设备与对端设备的工业互联网通信，工业互联网通信中包括加密信息，其中，加密信息为通过公钥加密的设备标识。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：根据私钥与加密信息，确定通信设备与对端设备的类型，公钥和私钥为密钥对。

在本申请的一些实施例中，上述在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号包括：通信设备通过搜索到的与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号向对端设备发起呼叫。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：通信设备发送询问信息至对端设备，确认对端设备的网络链接地址是否为有效地址，当为有效地址时执行存储通信录。

在本申请的一些实施例中，上述根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备包括：根据通信消息以及公开参数计算得到的加密后的通信消息，其中加密后的通信消息中包括通信设备的用户标识、公开参数、消息原文和密文。

在本申请的一些实施例中，上述还包括：基于通信设备支持的加密设备信息计算需要发送的消息原文和密文，将消息原文和密文发送给对端设备。

第二方面，本申请实施例提供一种基于工业互联网的设备通信加密系统，其包括创建模块，用于通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；

搜索模块，用于在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；

发送模块，用于根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

在本申请的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：创建模块、搜索模块及发送模块。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种基于工业互联网的设备通信加密方法中任一项的方法。

相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：

加强了对通信过程的安全保障，保证了通信内容的安全传输，根据本端加密信息生成本端密钥，并根据本端密钥对通信消息进行加密后发送给对端设备；接收对端设备返回的加密后的通信响应消息；根据对端加密信息生成对端密钥，并根据对端密钥对通信响应消息进行解密。加密信息的随机性和一次性确保了根据加密信息生成的密钥也具有随机性和一次性，从而使加密后的通信消息难以被攻击和破解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密方法步骤示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密方法详细步骤示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密系统模块示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备。

图标：10-创建模块；20-搜索模块；30-发送模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密方法步骤示意图，其如下所示：

步骤S100，通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；

在一些实施方式中，通信设备和对端设备可以通过专属的加密通信应用进行通信，该加密通信应用可以采用软件(Application，APP)的形式存在，并且与设备号即国际移动设备标识(InternationalMobileEquipmentIdentity，IMEI)进行绑定，由于IMEI是设备的唯一识别号码，该设备在生产时就被赋予了一个IMEI，因此保证了只有使用该设备才能使用此加密通信应用。

步骤S110，在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；

在一些实施方式中，对每个通信设备生成第一号码和第二号码之后，为了方便后续的通信，通信的两个通信设备需要分别向对方获取包含对方信息的通信录。其中，所述通信录中包括对方的第一号码，以及与第一号码相匹配的第二号码、网络链接地址和端口号，并且，所述网络链接地址和端口号与第二号码也是相匹配的。在获取到所述通信录后，将通信录存储到本通信设备中，以便后续当本通信设备作为主叫通信设备时，在呼叫被叫通信设备的过程中，通过搜索通信录来确定被叫通信设备。

步骤S120，根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

在一些实施方式中，KG生成公开参数，一个PKG可以生成多套公开参数；PKG将自身信息(包括PKG的名称，URL等)，公开参数信息发送给验证节点；验证节点验证PKG提交的信息，验证通过后，这些信息将被记录到工业互联网中。当PKG需要更新公开参数等信息时，PKG执行PKG信息更新过程。

实施例2

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密方法详细步骤示意图，其如下所示：

步骤S200，请求建立通信设备与对端设备的工业互联网通信，工业互联网通信中包括加密信息，其中，加密信息为通过公钥加密的设备标识。

步骤S210，根据私钥与加密信息，确定通信设备与对端设备的类型，公钥和私钥为密钥对。

步骤S220，通信设备通过搜索到的与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号向对端设备发起呼叫。

步骤S230，通信设备发送询问信息至对端设备，确认对端设备的网络链接地址是否为有效地址，当为有效地址时执行存储通信录。

步骤S240，根据通信消息以及公开参数计算得到的加密后的通信消息，其中加密后的通信消息中包括通信设备的用户标识、公开参数、消息原文和密文。

步骤S250，基于通信设备支持的加密设备信息计算需要发送的消息原文和密文，将消息原文和密文发送给对端设备。

在一些实施方式中，加密网关接收到加密通信请求信息后，首先解析获取其中携带的通信设备账号，再向网络侧设置的通信设备数据库发送密钥请求信息，并将通信设备账号携带在密钥请求信息中，以使通信设备数据库根据该通信设备账号查找到对应的密钥信息。例如，通信设备数据库接收到加密网关发送的携带有通信设备A对应的通信设备名Ua的密钥请求信息后生成第一会话密钥Ka，并根据通信设备账号即通信设备名Ua查找到对应的通信设备登录口令Pa，利用通信设备登录口令Pa对生成的第一会话密钥Ka进行加密得到第二会话密钥Ka’，之后将生成的第一会话密钥Ka和已加密的第二会话密钥Ka’发送给加密网关，加密网关根据接收的密钥信息进行密钥分配，即将未加密的第一会话密钥Ka自己保留而将已加密的第二会话密钥Ka’反馈给通信设备侧的通信设备终端设备，终端设备接收到加密的第二会话密钥Ka’后根据通信设备登录口令Pa进行解密获取第一会话密钥Ka，从而终端设备和加密网关都获得同样的第一会话密钥Ka，后续可以利用该第一会话密钥Ka对发送和接收的报文进行加密或解密。由于加密网关反馈给终端设备的第二会话密钥是采用通信设备登录口令进行加密的密钥信息，该通信设备登录口令只有运营商的加密网关(或通信设备数据库)和通信设备保存，因此第二会话密钥Ka’即使在无线信道上或无线热点上被黑客窃取，黑客也无法获取通信设备通信中使用的第一会话密钥Ka，从而不能破解通信设备通信的密文，保证了通信设备的通信安全。

实施例3

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密系统模块示意图，其如下所示：

创建模块10，用于通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；

搜索模块20，用于在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；

发送模块30，用于根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

如图4所示，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器101(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备通信加密方法及系统，加强了对通信过程的安全保障，保证了通信内容的安全传输，根据本端加密信息生成本端密钥，并根据本端密钥对通信消息进行加密后发送给对端设备；接收对端设备返回的加密后的通信响应消息；根据对端加密信息生成对端密钥，并根据对端密钥对通信响应消息进行解密。加密信息的随机性和一次性确保了根据加密信息生成的密钥也具有随机性和一次性，从而使加密后的通信消息难以被攻击和破解。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，包括：

通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；

在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；

根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

2.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，所述设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，获取对端的加密信息包括：

请求建立通信设备与对端设备的工业互联网通信，工业互联网通信中包括加密信息，其中，加密信息为通过公钥加密的设备标识。

3.如权利要求2所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，还包括：

根据私钥与加密信息，确定通信设备与对端设备的类型，公钥和私钥为密钥对。

4.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，所述在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号包括：

通信设备通过搜索到的与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号向对端设备发起呼叫。

5.如权利要求4所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，还包括：

通信设备发送询问信息至对端设备，确认对端设备的网络链接地址是否为有效地址，当为有效地址时执行存储通信录。

6.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，所述根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备包括：

根据通信消息以及公开参数计算得到的加密后的通信消息，其中加密后的通信消息中包括通信设备的用户标识、公开参数、消息原文和密文。

7.如权利要求6所述的一种基于工业互联网的设备通信加密方法，其特征在于，还包括：

基于通信设备支持的加密设备信息计算需要发送的消息原文和密文，将消息原文和密文发送给对端设备。

8.一种基于工业互联网的设备通信加密系统，其特征在于，包括：

创建模块，用于通信设备通过与对端设备建立工业互联网通信时，创建对端设备的加密信息；

搜索模块，用于在对端设备的加密信息中搜索与通信设备的相匹配的网络链接地址和端口号；

发送模块，用于根据对端设备加密信息生成密钥，并根据对端设备密钥对通信消息进行加密后发送给通信设备。

9.如权利要求8所述的一种基于工业互联网的设备通信加密系统，其特征在于，包括：

用于存储计算机指令的至少一个存储器；

与所述存储器通讯的至少一个处理器，其中当所述至少一个处理器执行所述计算机指令时，所述至少一个处理器使所述系统执行：创建模块、搜索模块及发送模块。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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