面向工业物联网的轻量级群组密钥协商方案

近年来,基于群组信息共享的工业物联网技术因具有实时、安全和信息互通等特性,被广泛应用于工业制造和金融贸易等领域。但是,该技术大多基于群组密钥协商协议,存在开销大、安全性弱、可拓展性低等缺陷。因此,如何设计安全高效的群组密钥协商协议成为当前亟需解决的科学难题,为此文中利用平衡不完全区组设计的数学结构和椭圆曲线Qu Vanstone认证协议,提出了一种全新的基于结构化的群组密钥协商协议。首先,为了降低协议的计算开销,使用ECQV认证协议,避免执行配对运算。然后,为了证明协议的安全性,借助ECDDH假设,对所提协议进行了安全性证明。最后,为了降低协议的通信开销,提高协议的可拓展性,利用非对称平衡不完全区组设计,对现有的群组密钥协商协议进行了拓展,将所支持的成员数从p 2拓展为p 2和p 2+p+1。实验结果表明,所提协议能够将计算开销降低至O(n n m),将通信开销降低至O(n n)。该协议在保证抵抗选择明文攻击时安全性的同时,还能使参与群组密钥协商的人数灵活地自适应扩展,进一步提升了群组密钥协商协议的安全性和执行效率。