(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210319290.0 (22)申请日 2022.03.29 (71)申请人 湖北工业大 学 地址 430000 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 张媛媛　孟令哲　张明武　阮鸥　 (74)专利代理 机构 上海硕力知识产权代理事务 所(普通合伙) 31251 专利代理师 刘桂芝 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/30(2006.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 无人机间相互认证与密钥协商的方法、 可存 储介质 (57)摘要 本发明提供无人机之间进行相互认证与密 钥协商的方法， 包括： S1.地面站生成系统公共参 数和自身私钥； S2.无人机在所述地面站注册， 地 面站根据所述公共参数和自身私钥为每架无人 机生成认证信息； S3.无人机与无人机进行相互 认证， 并协商会话密钥。 本发明实施例提供的无 人机之间认证与密钥协商方法中包括无人机和 地面站： 所述地面站是指可以为无人机提供注册 服务和产生认证所需参数的系统， 本发明实施例 实现无人机与无人机之间的相互认证与密钥协 商， 确保两者未来的安全通信。 另外， 无人机中嵌 入物理不可克隆函数(PUF)， 从而确保无人机存 储的认证信息的安全性。 权利要求书4页 说明书7页 附图2页 CN 114679268 A 2022.06.28 CN 114679268 A 1.一种无 人机之间认证与密钥协商方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： S1.地面站生成系统公共参数和自身私钥； S2.无人机在所述地面站注册， 地面站根据所述公共参数和自身私钥为每架无人机生 成认证信息； S3.无人机与无 人机进行相互认证， 并协商会话密钥。 2.根据权利要求1所述的无人机之间认证与密钥协商方法， 其特征在于， 所述S1包括以 下步骤： S1.1、 设GF(q)为一个有限域， 其中q是一个大素数， 表示GF(q)的大小， 地面站在GF(q) 上选择椭圆曲线Eq(a,b)： y2＝x3+ax+b(mod  q)， 其中(a,b)∈GF(p)， U是Eq(a,b)上的基点； S1.2、 地面站选择第一随机数 作为自身私钥， 其中， (gcd( α,q)＝1表示α 与q互素)， 将该私钥s与所述基点U 进行点乘运 算得到地 面站公钥Ppub， 即Ppub＝s·U； S1.3、 地面站选择自己的假名SID和两个哈希函数h1(·)和h2(·)， 其中h1(·)将任意 长度的字符串映射为一个整数， h2(·)将任意长度的字符串映射为一个长度固定的字符 串； S1.4： 地面站保存所述私钥s， 公开所述椭圆曲线Eq(a,b)、 大素数q、 基点U、 地面站公钥 Ppub、 地面站假名SID和两个哈希函数h1(·)和h2(·)。 3.根据权利要求2所述的无人机之间认证与密钥协商方法， 其特征在于， 所述S2包括以 下步骤： S 2 .1 、假 设 共 有 n 架 无 人 机 ，地 面 站 为 每 架 无 人 机 选 择 第 二 随 机 数 S2.2、 地面站将所述自身假名SID和点Di的横坐标 合并后利用所述哈希函数h1(·) 生成第一 哈希值， 该第一 哈希值和所述地面站私钥s的乘积加上所述第二随机数di得到的 结果再模q得到Fi， 地面站将点Di和Fi通过安全通道发送给对应的无人机， 即 S2.3、 无人机收到Di和Fi后， 选择一个挑战Ci， 该挑战是嵌入在无人机中的PUF的输入， 输出相应的响应Ri＝PUFi(Ci)； S2.4、 无人机用由所述PUF的响应Ri和收到的点Di的纵坐标 合并后利用所述哈希函 数h2(·)生成的第二哈希值与收到的Fi异或得到Gi， 无人机将认证信息点Di、 Gi和Ci存储在 内存中， 即 4.根据权利要求3所述的无人机之间认证与密钥协商方法， 其特征在于， 所述S3包括以 下步骤： S3.1、 无人机α(1≤α ≤n)将内存中存储的挑战Cα作为PUF的输入， PUF输出对应的响应Rα ＝PUFα(Cα)， 再将输出的响应Rα和内存中存储的点Dα的纵坐标 合并后利用所述哈希函数权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114679268 A 2h2(·) 生成 第三哈 希值 ， 内 存中 存储的 Gα与该 第三哈 希值异或得到Fα， 即 横坐 标和纵坐标， 无人机α再将所述Fα加上第三随机数kα， 相加后的结果模q得到Jα， 即 和Jα＝Fα+kαmod q； S3.3、 无人机α把内存中存储的点Dα、 所述点Kα和Jα通过公共通道发送给无人机β(1≤β ≤n, α ≠β )； S3.4、 无人机β 收到无人机α 发送的信息后， 将收到的Jα与所述椭圆曲线基点U进行点乘 运算得到Zα1， 再将地面站假名SID和收到的点Dα的横坐标 合并后利用所述哈希函数h1 (·)生成的第四哈希 值与地面站公钥Ppub进行点乘运算得到Zα 2， 接着将收到的点Dα、 计算得 到的Zα2与收到的Kα相加， 相加后的结果模q得到Zα3， 将Zα1与Zα3进行比较， 即 如果两者相 等， 则无人机α通过无人机 β 的认证， 继续S3.5， 否则终止认证； S3.5、 无人机β将存储在内存中的挑战Cβ输入到PUF中， PUF输出对应的响应Rβ＝PUFβ (Cβ)， 再将输出的响应Rβ和内存中存储的点Dβ的纵坐标 合并后利用所述哈希函数h2(·) 生 成 第 五 哈 希 值 ，存 储 在 内 存 中 的 Gβ与 该 第 五 哈 希 值 异 或 得 到 Fβ，即 分别 是 和 接着无人机β 将所述Fβ与第四随机数kβ相加后的结果模q得到Jβ， 再用由所述 和 合并后利用所述哈希函数h2(·)生 S3.7、 无人机β 把内存中存 储的点Dβ、 所述点Kβ和L通过公共通道发送给 无人机α； S3.8、 无人机α 收到信息后， 将所述 和收到的点Dβ的横坐标 合并后 利用所述哈希函数h2(·)生成第七哈希值， 收到的L与该第七哈希值异或得到Jβ， 即 将Jβ与所述椭圆曲线基点U进行点乘运算得到Zβ 1， 再用由所述地面站假名SID和收到的 点Dβ的横坐标 合并后利用所述哈希函数h1(·)生成的第八哈希值与所述地面站公钥 Ppub进行点乘运算得到Zβ 2， 接着将收到的点Dβ、 计算得到的Zβ 2与收到的Kβ相加后的结果模q 得到Zβ 3， 将Zβ 1与Zβ 3进行比较， 即：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114679268 A 3