物联网中跨网密钥管理研究

Key Management is the foundation of data and privacy protection and is one of the core technologies of the information security for the Internet of Things. The Internet of Things possesses the heterogeneous characteristics obviously. There are many types of nodes and a variety of access in the perception layer, and a variety of networks in the network layer in the same business for the Internet of Things. So, a key management system should establish keys among the nodes with different types or different computing power in the perception layer. At the same time, a key management system should ensure security of the communications among the terminals switching between different networks or that among the nodes in different networks. To solve the above problems, we will research cross-multiple-networks key management for the Internet of Things in depth and systematically. In detail, we will research the key management, and build the security model for key management schemes in the perception layer. We will design the key management schemes in the perception layer with cryptographical tools, such as ellipse curve cryptology, hash fuction, XOR, and so on, which should be compatible with the heterogeneous characteristics of the perception layer. We will analyze the security issues when terminals switch between different networks or when ternimals within the coverage of different networks communicate each other, and design crosss-multiple-networks key establishment schemes.

密钥管理是解决物联网数据安全和隐私保护等问题的重要基础，是保障物联网信息安全的核心技术之一。物联网具有明显的异构特性，同一物联网业务的感知层节点种类和接入形式多样，网络层融合多种网络形式。这就要求物联网中的密钥管理系统能够同时满足不同类型或计算能力的感知节点间的密钥建立需求，能够满足终端节点在不同网络间切换的需求或不同网络下节点间安全通信的需求。本课题将围绕以上问题，深入、系统地研究物联网密钥管理中的跨多个网络的密钥管理问题。具体地，本课题拟研究物联网感知层的密钥管理问题，构建感知层密钥管理方案的敌手模型，利用椭圆曲线密码体制、哈希运算、异或运算等密码学工具设计与感知层异构特性相适应的轻量级(高效)密钥管理方案；研究不同网络覆盖范围内的物联网终端之间通信时和终端在不同网络间移动时面临的安全问题，设计跨多个网络的密钥建立方案。

项目组从感知层密钥管理、跨网秘钥建立和应用场景三个角度出发，展开研究工作，取得了一系列有价值的结果。已在国内外有影响的期刊及国际会议上发表论文17篇，其中SCI检索14篇，EI检索2篇，其中1篇论文发表于国际权威期刊Information Sciences上；提交国家发明专利2项，其中1项已经收到授权通知。具体如下：. 1. 感知层密钥管理方面：为了保证密钥管理全过程的安全，项目组重点研究了无证书密钥协商、节点隐私保护、消息的完整性验证。项目组采用无证书密码体制设计了高效的认证、加密和密钥协商机制；提出了一个适用于低带宽、低存储和低计算能力环境的聚合签名方案；给出了一个位置隐私保护方案。. 2. 跨多个网络的密钥建立方面：为了满足不同网络覆盖范围内的物联网终端之间通信和终端在不同网络间移动的安全需求，项目组重点研究了多服务器架构下的匿名认证和密钥协商方案、云间协作的安全计算。. 3. 特殊场景下的密钥管理方面：项目组针对智能医疗系统设计了多个相应的秘钥管理和认证方案。给出了一个新颖的认证和密钥协商方案，更加适用于终端数量庞大的物联网应用场景。给出了一个签密方案，能够满足单点对多点传输信息时的信息机密性和认证性需求。