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龙图腾网恭喜如般量子科技有限公司;南京如般量子科技有限公司申请的专利基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114531663B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202011204484.3，技术领域涉及：H04W4/38；该发明授权基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法及系统是由富尧;钟一民;余秋炜设计研发完成，并于2020-11-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、实现第0层通信基站与第1层簇头节点之间的上层群组通信；S2、实现正常情况下第1层簇头节点与第2层传感器节点之间的下层群组通信；S3、实现簇头节点失效情况下第1层簇头节点与第2层传感器节点之间的下层群组通信；S4、根据密钥池更新方法对第1层簇头节点对应的密钥池进行更新。有益效果：本发明结合对称密钥池和替换密钥，在群组通信的场景中，进一步增强了对称密钥池的使用安全性，使得在某个子群组对称密钥池被破解的极端情况下，基于对称密钥池的群组通信的安全性也仍然可以得到保证。

本发明授权基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法及系统在权利要求书中公布了：1.基于分层对称密钥池的无线传感器网络通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： S1、使用群组通信方法实现第0层通信基站与第1层簇头节点之间的上层群组通信； S2、利用群组通信方式实现正常情况下第1层簇头节点与第2层传感器节点之间的下层群组通信； S3、通过群组通信方法实现簇头节点失效情况下第1层簇头节点与第2层传感器节点之间的下层群组通信； 所述S3通过群组通信方法实现簇头节点失效情况下第1层簇头节点与第2层传感器节点之间的下层群组通信包括以下步骤： S31、第0层通信基站宣布将第2层传感器节点IDij的父节点修改为IDI，并计算得到新的第1层簇头节点的替换密钥及密钥池，同样计算得到原本第1层簇头节点的替换密钥及密钥池； S32、利用第0层通信基站取出对应原本第2层传感器节点IDij的新的系统私钥及新的系统公钥，并计算得到新的第2层传感器节点IDIJ对应的私钥，第0层通信基站对信息进打包得到第一打包信息，并还原得到原本第1层簇头节点IDi与原本第2层传感器节点IDij通信的公私钥，同时，利用第0层通信基站计算得到第二密钥； S33、第0层通信基站利用所述第二密钥对带有所述第一打包信息及所述第一打包信息的签名的消息进行对称加密算法计算，并对该计算结果的消息进行打包得到第二打包信息； S34、利用第0层通信基站从新的第1层簇头节点IDI的密钥池中取出密钥，并利用该密钥进行消息认证码的计算，同时，所述0层通信基站再次对消息进行打包得到第三打包信息并发送给新的第1层簇头节点IDI； S35、新的第1层簇头节点IDI接收所述第三打包信息并进行解密认证，同时，新的第1层簇头节点IDI将所述第二打包信息发送给原本第2层传感器节点IDij； S36、原本第2层传感器节点IDij接收所述第二打包信息，并计算得到第三密钥，同时，原本第2层传感器节点IDij利用第三密钥对所述第二打包消息进行解密并消息验证，验证通过后，原本第2层传感器节点IDij更新自身身份编号为IDIJ，父节点为IDI，并更新公私钥及系统公钥，随后将更新成功后的消息发送给新的第1层簇头节点IDI，新的第1层簇头节点IDI收到后确认新的第2层传感器节点IDIJ为其子节点，并将更新成功后的消息发送给所述0层通信基站，所述0层通信基站确认消息后，存储新的第2层传感器节点IDIJ所对应的颁发时间； S4、根据密钥池更新方法对第1层簇头节点对应的密钥池进行更新； 所述S4根据密钥池更新方法对第1层簇头节点对应的密钥池进行更新包括以下步骤： S41、原本第1层簇头节点IDi生成更新密钥池的请求内容，获取对应的时间戳，并向所述0层通信基站发送密钥池更新请求； S42、所述0层通信基站解密及认证消息后，生成第1层簇头节点IDi新的身份编号IDI并计算得到新的替换密钥，将新的第1层簇头节点IDI和新的替换密钥加入到消息内容中，并加密发送给原本第1层簇头节点IDi，原本第1层簇头节点IDi对该消息进解密及认证； S43、原本第1层簇头节点IDi得到新的身份编号为IDI和新的替换密钥，并利用安全芯片内原本的替换密钥和对称密钥学算法将节点内的密钥池分段还原并使用新替换密钥进行加密，且重新加密后的密钥段输出至原本第1层簇头节点IDi的密钥池存储区相应位置进行覆盖存储； S44、原本第1层簇头节点IDi更新替换密钥并更新身份编号为IDI，同时对其子节点进行身份及公私钥对的更新； 其中，所述簇头节点为所述传感器节点颁发系统公私钥时，获取当前颁发时刻，并通过该颁发时刻从第1层簇头节点的密钥池中获取相应大小的随机数，再将该随机数作为对应所述传感器节点的系统私钥，并根据该系统私钥计算得到系统公钥，同时，还可以根据该系统私钥计算得到所述传感器节点的私钥，且该公私钥、系统公私钥及算法参数均存储于所述传感器节点的内存中，掉电即丢失，同样计算得到所述簇头节点的公钥及与所述传感器节点对应的私钥。

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