[发明专利]一种基于Wi-Fi信号波动的IoT设备安全自动配对方法及装置

说明书

本发明涉及公开了基于Wi－Fi信号波动的IoT设备安全自动配对方法，包括：控制待配对设备与信任链中的原有安全设备同时向Wi－Fi设备发射规定格式的Wi－Fi数据包；所述Wi－Fi设备对所述Wi－Fi数据包进行预处理，获得Wi－Fi信号的信道状态信息；对所述Wi－Fi信号的信道状态信息进行降噪和滤波处理；并对处理后的Wi－Fi信号的信道状态信息进行特征提取，并生成相应的特征密钥；判断待配对设备的特征密钥和原有安全设备的特征密钥是否相同，若是，则自动进行配对所述待配对设备；若否，则不允许配对所述待配对设备。通过本发明，用户不需要输入密码等参与配对的行为，只需将IoT设备带入房间即可自动配对，更加适合于未来万物互联的IoT场景。

技术领域

本发明涉及IoT设备配对技术领域，特别是涉及一种基于Wi-Fi信号波动的IoT设备安全自动配对方法及装置。

背景技术

目前，随着社会的发展，物联网(IoT)设备已经越来越多的进入到人们的生活。这些IoT设备为智能家居运营提供了重要价值，但它们创建的数据通常包含家庭内用户的隐私敏感信息。因此，确保IoT设备间的无线通信安全是所有家庭物联网需要部署的关键能力。其中非常重要的一点是，新部署的IoT设备必须能够通过加密密钥建立与现有设备的安全连接，从而防止中间人攻击和协议操纵攻击。但现有的方案，需要用户参与协议(如输入密码)，这些方案可以暂时解决部分系统内新设备接入的问题，但在很多情况下是不可行的。主要原因是，在未来十年内，家庭中的IoT设备数量预计将从十个左右增加到成百上千个，接入时如果需要人的参与，则将大大增加房主的负担。其次大多数新兴的物联网设备并没有用户界面，因此房主直接输入密码或对设备进行管理是十分困难的。

虽然目前有一些解决方案，比如，为IoT设备配置预加载的密钥，配置用户界面或配对专用硬件(如NFC、RFID等)，但这将给设备制造商带来负担，限制IoT设备的可操作性，延缓IoT设备的创新。目前有基于IoT设备传感器的配对方法，利用IoT设备大量配置的传感器从周围的环境中提取熵，并转换为随机性，形成对称密钥的基础。例如，利用传感器感知家中的声音或光线、短音频、利用移植的心脏传感器或利用路上行驶卡车的加速度计来进行相互认证。但这些方法必须利用具有相同传感器的设备，包括传感器类型、供应商芯片组和校准方法都要相同，才能提取出有效的对称密钥。现有IoT设备的传感器丰富多样，具有强大的异构性，而这些方法只适用于特殊情况，并不具有普适性，难以大规模推广使用。为了解决这些问题，有研究人员提出了基于上下文的IoT设备配对方法。他们利用了多个异构IoT设备上的传感器，对房间内发生的事件进行捕捉，利用事件上下文的时间差来生成对称密钥，并随时间逐渐提升置信度。该方法认为房间内部都是安全的，由于房间外的人难以捕获时间的所有细节，生成的时间差是不完整的，所以难以得到完整密钥，以此构成方法的安全性。此方法解决了IoT设备异构的问题，但实际使用时会存在两个问题。第一个问题在于，当新接入的物联网设备本身没有配置传感器或配置的传感器难以被常见事件明显触发时(如温度传感器)，则该方法无法使用。第二个问题在于，该方法基于事件的上下文，即只保留检测到的具有一定重复性的事件，检测波动的时间差，而对只造成传感器瞬时响应的事件选择直接丢弃，这浪费了很多传感器捕捉到的有效信息。第三个问题在于，常见的在房间内发生的可引起上下文明显时间差的事件比较少见，如走路，交谈等，在实际情况下，绝大部分密钥都将由震动传感器和声音传感器等生成，但对于抽烟之类的动作来说，并不会引起常见传感器发生明显变化，这就导致在无人主动参与的情况下，密钥达到足够置信度所花费的时间可能会过长。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于Wi-Fi信号波动的IoT设备安全自动配对方法及装置，能够利用IoT设备都配置的Wi-Fi功能，为异构的IoT设备之间搭建了连接的桥梁，通过检测空间内动作引起的Wi-Fi信号的波动并提取出特征，生成配对所使用的对称密钥来实现全自动快速安全的IoT设备连接。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于Wi-Fi信号波动的IoT设备安全自动配对方法，包括：