[发明专利]一种短程无线通信节点及无线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信组网传输设备，属于短程无线通信和信息安全应用技术领域，具体涉及一种具有多路信号连接和信息可信接入功能的短程无线通信节点以及基于该节点的通信方法。 

背景技术

无线通信节点是一种电子硬件设备，用于组建无线传感通信网络，并在网络中实现信息传递、网络路由、信息汇聚等功能，是无线传感通信网络组网的实体单位和中间环节设备。它可以组成无线通信网络，将最前端的感知信息进行传递、处理和汇聚。 

无线传感通信网络是一种比较新型的网络，它在军事、农业、医疗卫生、工业监控、社区安防、智能交通、环境监测等领域有着广泛的应用。节点器是信息采集和组网的实体，它将输入的信息进行处理，然后把处理结果发到网络路由的下一个点，最终形成海量数据采集，能为各种应用服务提供现场信息。 

无线传感通信网络是一个无线移动的复杂通信网络系统，它的应用要求工作区域的节点器数目多，数据传输和传递不限于单跳，所以需要建立多跳的网络环境；另一方面，传感节点器能量受限、无统一的中心控制、没有固定设施、网络结构和路由动态变化等特点使得其安全性比一般有线网络低得多，对其攻击的方法比传统网络也要多得多。 

在大规模应用发展的初期就要考虑网络所面临的安全威胁，考虑到如何在网络设计中加入安全机制来保障信息传输的安全可信性。对于一个无线传感器网络，它主要面临三个方面的安全问题：一是来自于无线通信过程中的信号干扰，如攻击者可以通过干扰通信频率来阻断无线通信；二是来自于自组织无线网络的链接脆弱性和网络协议简单的问题，攻击者可以假冒、篡改传输的信息；三是来自于传感节点本身，如普通低功耗传感器或节点的能量是有限的，很难加载复杂的安全保护措施，容易被捕获、仿造。 

目前，国内外使用的无线传感网络节点设备大多数不做数据加解密，或只进行对称算法的数据加解密，无高安全性的身份认证功能，也实现不了复杂度较高的安全算法。从攻击者的角度来说，这样的开放环境下的数据安全性是较低的，网络传输的数据的加密密钥容易被破解，通过统计的方法，敏感信息容易被获取。不管怎么说，硬件是基础条件，硬件不满足要求，安全功能就无法实现。所以很有必要开发具有高速执行复杂算法能力的，低功耗的无线传感网络节点，从而建立可信的无线通信网络，来适应高安全标准的应用。 

发明内容

本发明针对现有无线传感通信网络在通信安全方面所存在的问题，而提供一种短程无线通信节点。该短程无线通信节点具有多路信号连接和信息可信接入功能，同时还具有接收、存储和转发数据信息的能力；通过节点自身的硬件级信息安全保护功能实现传感设备的节点网络认证，数据流加解密等可信通信功能，大幅提高信息采集传输中间环节及网络互联的设备节点信息安全性，从而为短程无线通信网络提供硬件设备基础保障。 

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案： 

一种短程无线通信节点，所述通信节点包括： 

一信息有线接口单元，用于网络信息的采集，其包括若干通信端口； 

一信息处理单元，对信息有线接口单元采集的信息进行安全处理，其主要包括一主处理器、一协处理器以及一逻辑扩展单元，所述主处理器通过逻辑扩展单元控制信息有线接口单元，并对采集到的信息进行相应的处理，将需要安全处理的信息数据送至协处理器，所述协处理器对接收的信息数据进行硬件加解密计算，并将结果输至主处理器； 

一信息无线接口单元，受信息处理单元控制用于连接无线网络； 

一电源单元，为信息有线接口单元、信息处理单元以及信息无线接口单元提供工作电源。 

在短程无线通信节点的优选实例中，所述信息有线接口单元包括网口、若干串口，所述网口通过网口控制器与信息处理单元中主处理器相接，所述若干串口通过逻辑扩展单元与信息处理单元中主处理器相接。 

进一步的，所述主处理器通过高速通信总线连接协处理器，并由此中断控制协处理器。 

进一步的，所述高速通信总线为SPI总线。 

进一步的，所述协处理器可进行编程，其可进行加解密基础运算，并在编程后生成包括ECDH、ECDSA和AES的多种模式的更高级的应用算法，用于节点认证和数据传输加解密。 

进一步的，所述协处理器主要包括RISC内核、存储管理保护单元、SRAM存储器、ROM存储器、Flash程序存储器、Flash数据存储器、加密算法及算法引擎单元、随机数发生器、安全检测防护单元、低速外设接口、高速外设接口、OSC、中断、定时、电源管理以及APB接口单元；