本申請涉及計(jì)算機(jī)和通信，尤其涉及一種帶有區(qū)塊鏈身份認(rèn)證功能和ris輔助的6g物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、物聯(lián)網(wǎng)作為一種高度智能化的物理設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的廣泛收集，能夠提供信息感知、信息傳輸、信息處理等服務(wù)。由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)、工業(yè)制造、運(yùn)輸物流等多種場景中，極大地提升了對海量數(shù)據(jù)的傳輸和處理能力。隨著6g通信技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的潛力得到了進(jìn)一步的提升。6g提供了超高速、低延遲以及大規(guī)模連接能力，這將極大地推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在更復(fù)雜和廣泛場景中的應(yīng)用。然而，由于物聯(lián)網(wǎng)涉及諸多傳感設(shè)備，使得通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量激增，帶來了嚴(yán)峻的數(shù)據(jù)安全與可用性挑戰(zhàn)，如果不能保證這些數(shù)據(jù)的安全性，物聯(lián)網(wǎng)中大量的傳輸信息將面臨泄露、破壞和篡改的風(fēng)險(xiǎn)。此外，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大且分布廣泛，致使業(yè)務(wù)系統(tǒng)的隱私安全隱患更加突出，物聯(lián)網(wǎng)不僅需要應(yīng)對來自外部的威脅，如泛洪攻擊等，還需解決假冒用戶訪問、虛假節(jié)點(diǎn)等內(nèi)部安全問題。因此，為了保護(hù)用戶的長期利益，必須結(jié)合6g技術(shù)和創(chuàng)新的安全機(jī)制，采取切實(shí)有效的技術(shù)手段來確保數(shù)據(jù)的安全傳輸與保護(hù)。

2、在現(xiàn)有的發(fā)明、研究中，已有許多研究人員從不同角度、利用不同方法對物聯(lián)網(wǎng)通信安全展開研究，并取得了一系列進(jìn)展和成果，但仍存在一些問題。1、缺少針對物聯(lián)網(wǎng)虛假節(jié)點(diǎn)的辨別，無法有效應(yīng)對來自內(nèi)部的安全問題。2、數(shù)據(jù)在傳輸過程中還面臨泄露的風(fēng)險(xiǎn)，需要利用物理層安全技術(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)安全性。

3、但是，大多數(shù)針對6g物聯(lián)網(wǎng)通信安全的算法停留在物理層安全領(lǐng)域，僅考慮來自噪聲或竊聽者的威脅，并沒有具體針對物聯(lián)網(wǎng)場景進(jìn)行研究，也沒有考慮來自物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的威脅，該方面的研究仍有待補(bǔ)充。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)岢鲆环N物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法和裝置，解決物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間通信時(shí)，來自物聯(lián)網(wǎng)竊聽節(jié)點(diǎn)的威脅的問題。

2、一方面，本申請實(shí)施例提出一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，包括以下步驟：

3、基于區(qū)塊鏈對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)添加的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證；

4、所述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，在通信節(jié)點(diǎn)之間訪問前進(jìn)行身份認(rèn)證；

5、對受信任的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ris輔助通信，以通信節(jié)點(diǎn)之間的保密通信數(shù)據(jù)量為目標(biāo)，優(yōu)化ris的連接關(guān)系和性能。

6、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，所述基于區(qū)塊鏈對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)添加的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證，包括以下步驟：

7、所述通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送注冊請求、接收來自證書授權(quán)中心的公私鑰對和數(shù)字證書；獲得來自驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的背書消息，根據(jù)背書消息的時(shí)間順序確定區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈中；查詢區(qū)塊鏈，確定惡意通信節(jié)點(diǎn)。

8、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，所述的在通信節(jié)點(diǎn)之間訪問前進(jìn)行身份認(rèn)證，包括以下步驟：

9、通信節(jié)點(diǎn)發(fā)起訪問請求，對接收到的驗(yàn)證信息進(jìn)行私鑰加密返回；以及，

10、通信節(jié)點(diǎn)接收訪問請求，發(fā)送驗(yàn)證信息；接收加密的驗(yàn)證信息；從區(qū)塊鏈取得公鑰，對密文進(jìn)行解密，確定與驗(yàn)證信息一致。

11、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，還包括以下步驟：

12、確定惡意通信節(jié)點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)置ris，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)對的通信鏈路中，總速率為保密速率和竊聽者速率之和；

13、優(yōu)化ris節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)和ris相位，最大化多個(gè)節(jié)點(diǎn)對的整體保密數(shù)據(jù)率。

14、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，按照設(shè)定的條件優(yōu)化ris，包括：每個(gè)ris服務(wù)于1個(gè)節(jié)點(diǎn)對，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對之間的保密速率不少于設(shè)定閾值，設(shè)定ris反射系數(shù)的幅度和ris相位的調(diào)整范圍。

15、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，所述優(yōu)化ris的連接關(guān)系和性能，包括以下步驟：通過ppo算法，對ris節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系優(yōu)化進(jìn)行離散動(dòng)作預(yù)測，對ris節(jié)點(diǎn)的相位優(yōu)化進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作預(yù)測。

16、在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，包括以下步驟：

17、根據(jù)節(jié)點(diǎn)對之間的天線波束特征，及ris僅服務(wù)于天線主瓣與ris對齊的節(jié)點(diǎn)，確定任一節(jié)點(diǎn)對之間受其他鏈路干擾的噪聲，通過噪聲分析確定節(jié)點(diǎn)對之間的總傳輸速率；

18、通過噪聲分析確定惡意通信節(jié)點(diǎn)竊聽所述的節(jié)點(diǎn)對時(shí)，竊聽者的傳輸速率；

19、根據(jù)總傳輸速率和竊聽者的傳輸速率之差確定在設(shè)定時(shí)間內(nèi)的保密通信數(shù)據(jù)量。

20、第二方面，本申請還提出一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)本申請第一方面任意一項(xiàng)實(shí)施例所述的方法，包括：

21、區(qū)塊鏈認(rèn)證模塊，用于基于區(qū)塊鏈對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)添加的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證；

22、通信認(rèn)證模塊，用于所述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，在通信節(jié)點(diǎn)之間訪問前進(jìn)行身份認(rèn)證；

23、優(yōu)化模塊，用于對受信任的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ris輔助通信，以通信節(jié)點(diǎn)之間的保密通信數(shù)據(jù)量為目標(biāo)，優(yōu)化ris的連接關(guān)系和性能。

24、第三方面，本申請實(shí)施例還提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本申請第一方面的任一實(shí)施例所述的方法。

25、第四方面，本申請實(shí)施例還提出一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器，處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本申請第一方面中任一實(shí)施例所述的方法。

26、本申請實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

27、本發(fā)明通過結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，建立一種去中心化的身份認(rèn)證機(jī)制來驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的可信度，有效防止未經(jīng)授權(quán)的訪問，并通過ris增強(qiáng)無線信道來幫助物聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的安全傳輸，顯著提高了6g物聯(lián)網(wǎng)通信的安全性和可靠性。

28、具體地，本發(fā)明研究了6g物聯(lián)網(wǎng)場景中的安全通信問題，通過結(jié)合基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證方法和基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)(deep?reinforcement?learning,drl)的智能反射面(reconfigurable?intelligence?surface,ris)輔助的通信方法，提出了一種基于區(qū)塊鏈身份和ris輔助的安全通信方法。本發(fā)明優(yōu)勢在于采用基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證方法來驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的可信度，有效防止未經(jīng)授權(quán)的訪問，并設(shè)計(jì)了一種資源分配策略和ris配置，優(yōu)化了整體保密數(shù)據(jù)吞吐量，從而提高6g物聯(lián)網(wǎng)通信的安全性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，所述基于區(qū)塊鏈對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)添加的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證，包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，所述的在通信節(jié)點(diǎn)之間訪問前進(jìn)行身份認(rèn)證，包括以下步驟：

4.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，按照設(shè)定的條件優(yōu)化ris，其特征在于：

6.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，所述優(yōu)化ris的連接關(guān)系和性能，包括以下步驟：通過ppo算法，對ris節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系優(yōu)化進(jìn)行離散動(dòng)作預(yù)測，對ris節(jié)點(diǎn)的相位優(yōu)化進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作預(yù)測。

7.如權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7中任一所述的方法。

10.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器，處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7中任一所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種物聯(lián)網(wǎng)安全通信方法，包括以下步驟：基于區(qū)塊鏈對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)添加的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證；所述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，在通信節(jié)點(diǎn)之間訪問前進(jìn)行身份認(rèn)證；對受信任的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行RI?S輔助通信，以通信節(jié)點(diǎn)之間的保密通信數(shù)據(jù)量為目標(biāo)，優(yōu)化RI?S的連接關(guān)系和性能。本申請還包含用于實(shí)現(xiàn)所述方法的系統(tǒng)和裝置。本申請解決物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間通信時(shí)，來自物聯(lián)網(wǎng)竊聽節(jié)點(diǎn)的威脅的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：汪廣超,徐曉燕,周吉喆,崔厚虓,李陽,呂志遙,胡嘉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國信息通信研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9