[发明专利]一种基于零知识证明的工业环境移动充电设备的认证策略

说明书

本发明公开了一种基于零知识证明的工业环境移动充电设备的认证策略，以移动充电设备为核心，其包括两个认证过程，分别为待充电节点充电前对充电设备的身份认证和基站对充电设备的身份认证。本发明针对工业环境的设备认证问题，研究了离散对数函数的特点与椭圆曲线相结合，并采用在零知识证明过程核心算法中引入椭圆曲线加密技术，解决了零知识证明的多轮迭代，将迭代次数减少到一次。

技术领域

本发明涉及一种基于零知识证明的工业环境移动充电设备的认证策略，属于工业无线可充电领域。

背景技术

工业无线可充电传感器网络(Industrial Wireless Rechargeable SensorNetwork，IWRSN)的充电设备对传感器节点进行能量补充，充电设备需要与基站和待充电节点进行身份识别，而传感器节点计算和存储能力都较低，常用的加密技术由于计算量较大而不适用于传感器网络。2007年，Keith首次在传感器网络身份认证过程中使用零知识证明思想。而后几年，该思想得到了较快发展。所以设计一种证明过程更简单，安全性更高的传感器网络设备认证策略至关重要。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提出了一种基于零知识证明的工业环境移动充电设备的认证策略，可以解决工业无线可充电传感器网络中的设备认证问题，并有效的来抵抗假冒待充电节点及充电设备对网络的攻击。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种基于零知识证明的工业环境移动充电设备的认证策略，以移动充电设备为核心，其包括两个认证过程，分别为待充电节点充电前对充电设备的身份认证和基站对充电设备的身份认证，所述身份认证过程的具步骤如下：

步骤1：设定初始条件为：证明者P与验证者V共享p,G,M，p为椭圆曲线循环子群的生成元，其中,G为给定椭圆曲线E上的一个基点，M为满足椭圆曲线离散对数的解；

步骤2：证明者P向验证者V发出认证请求；

步骤3：所述验证者V生成随机数r∈K，K为有限域，计算X＝r·G，Y′＝r·M，并发送X给所述证明者P；

步骤4：所述证明者P计算Y＝s·X，发送Y给所述验证者V；

步骤5：所述验证者V检验Y＝Y'的等式是否成立，若等式成立则通过所述证明者P的认证，若等式不成立则拒绝所述证明者P的认证；

步骤6：当充电完成后，待充电节点向充电设备发送节点签名的工作量证明proof；当充电设备返回基站后，由基站验证节点签名的工作量证明proof。

优选地，所述步骤1中的初始条件如下：采用椭圆曲线加密方法，K为有限域，E为给定所述有限域K上的一条椭圆曲线，所述E的阶为order(E)，G为所述给定椭圆曲线E上的一个基点，M为满足椭圆曲线离散对数的解，秘密s为基站为认证过程所选择的整数，且满足关系式(1)：

s·G＝Mmodp (1)。

优选地，所述步骤6中工作量证明proof为节点完成充电后为充电设备提供的工作量证明，节点将自身编号id与秘密s进行哈希运算得到工作量证明，满足下列公式：

proof＝Hash(id,s) (2)。

优选地，证明过程通过零知识证明过程核心算法中引入椭圆曲线加密技术，证明过程符合单轮零知识证明过程，满足两个必要条件：认证过程选择的椭圆曲线函数为单向同态函数；椭圆曲线函数经过常量替换后为关于替换变量的可交换函数。

优选地，所述待充电节点充电前对充电设备的身份认证过程中，证明者P为充电设备，验证者V为待充电节点；所述基站对充电设备的身份认证过程中，证明者P为充电设备，验证者V为基站。