[发明专利]一种物联网设备间的安全认证和数据通信系统

权利要求书

1.一种物联网设备间的安全认证和数据通信系统，其特征在于，包括：

数据注入系统，用于产生可信物联网设备的ID、证书、公私钥对，并将所述ID、证书、公私钥连同数据注入系统的公钥一同注入到可信物联网设备中；

可信物联网设备，用于存储数据注入系统下发的各种数据，在不同的可信物联网设备存储的数据中，除数据注入系统的公钥相同，各个可信物联网设备间的ID、证书以及公私钥对均不相同；

可信物联网设备之间的通信过程为：

(1)设备A向设备B发送认证命令包

A1:设备A生成随机数R_A并存储，以备后续流程中对比使用；

A2:利用私钥SK_A对随机数R_A、ID_A、证书SIGN_A进行签名，得到证书SIGN_INFOA；

A3:使用认证协商过程保护密钥K_OP，采用SM4-ECB加密随机数R_A、ID_A、证书SIGN_A、证书SIGN_INFOA、公钥PK_A得到密文CT_A，发送带密文CT_A的认证命令到设备B；

(2)设备B向设备A发送认证应答包

B1:设备B利用认证协商过程保护密钥KOP解密认证命令包中的密文CT_A；

B2:利用公钥PK_A验证证书SIGN_INFOA；

B3:利用公钥PK_M验证证书SIGN_A；

B4:查看设备ID为ID_A的设备上一次发送过来的数据包的随机数是否等于随机数R_A，如果等于则此包无效，流程失败，否则存储此次随机数R_A；

B5:设备B生成随机数R_B并存储，以备后续流程中对比使用；

B6:利用私钥SK_B对随机数R_A、随机数R_B、IDB、证书SIGN_B进行签名，得到证书SIGN_INFOB；

B7:使用认证协商过程保护密钥K_OP加密随机数R_A、随机数R_B、ID_B、证书SIGN_B、证书SIGN_INFOB、公钥PK_B得到密文CT_B，发送带密文CT_B的认证应答包到设备A；

B8:SM3算法对公钥PK_A、公钥PK_B进行计算得到派生算法密钥K_D，用于派生数据保护密钥K_P及数据完整性密钥K_I；

B9:使用K_D为密钥，以随机数R_A、ID_B为输入产生出数据保护密钥K_P；

B10:使用K_D为密钥，以随机数R_B、ID_A为输入，产生出数据完整性密钥K_I；

(3)设备A对认证应答包进行处理，并向设备B发送数据交互包；

A4:设备A利用认证协商过程保护密钥K_OP解密认证应答包中的密文CT_B；

A5:利用公钥PK_B验证证书SIGN_INFOB；

A6:利用公钥PK_M验证证书SIGN_B；

A7:对比从设备B返回报文中得到的随机数R_A是否等于设备A自己产生的随机数R_A，查看设备ID为ID_B的设备上一次发送过来的数据包中随机数是否等于随机数R_B，如果等于则此包无效，流程失败，否则存储此次随机数R_B；

A8:对公钥PK_A、公钥PK_B进行计算得到派生算法密钥K_D，用于派生数据保护密钥K_P及数据完整性密钥K_I；

A9:使用K_D为密钥，以随机数R_A、ID_B为输入产生数据保护密钥K_P；

A10:使用K_D为密钥，以随机数R_B、ID_A为输入，产生数据完整性密钥K_I；

A11:产生用于数据交互的随机数R_A1并存储，以K_P为密钥加密随机数R_B、随机数R_A1以及要发送的数据或命令生成密文CT_A1；

A12:用K_I为密钥为密文CT_A1生成密文MAC_A1；

A13:发送密文CT_A1、密文MAC_A1到设备B，开始数据交互；

(4)设备B处理设备A发送的数据交互包，并向设备A发送数据交互包

B11:设备B利用数据完整性密钥K_I效验数据的完整性；

B12:利用数据保护密钥K_P解密密文CT_A1数据得到随机数R_B、随机数R_A1以要交互的数据和命令；

B13:验证从密文CT_A1中解密得到的随机数R_B是否与设备B产生的随机数R_B一致，查看随机数R_A1是否等于随机数R_A，如果等于则此包无效，流程失败，否则存储此次随机数R_A1；

B14:根据业务需要处理数据或命令；

B15:产生用于数据交互的随机数R_B1，以K_P为密钥采用SM4-ECB算法加密随机数R_A1、随机数R_B1以及要发送的数据或命令生成密文CT_B1；

B16:用K_I为密钥为密文CT_B1生成密文MAC_B1；

B17:发送密文CT_B1及密文MAC_B1到设备A；

(5)设备A对数据交互包进行处理

A14:设备A利用数据完整性密钥K_I效验数据的完整性；

A15:利用数据保护密钥K_P解密密文CT_B1数据得到随机数R_A1、随机数R_B1以及要交互的数据和命令；

A16:验证从密文CT_A1中解密得到的随机数R_A1是否与设备B产生的随机数R_A1一致，查看随机数R_B1是否等于随机数R_B，如果等于则此包无效，流程失败，否则存储此次随机数R_B1；

A17:根据业务需要处理数据或命令。