CN111031519B - 一种基于边缘计算的终端接入认证方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于边缘计算的终端接入认证方法及装置，包括：当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；群组划分后，选取群组长，以使所述群组长对各MTC终端进行群组认证；所述选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为所述群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从所述不同的MN节点中选取一个作为所述群组长。本发明选取MN节点为群组长，利用MN节点实现群组认证，能够避免网络***拥塞。

Description

一种基于边缘计算的终端接入认证方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的终端接入认证方法及装置。

背景技术

随着5G通信和物联网技术的快速发展，海量机器类通信(mMTC)技术得到广泛应用与发展。由于mMTC采用无线通信方式传输信号，无线网络接口极易受到攻击影响网络安全，因此，mMTC网络的终端接入网络时必须先进行身份认证，验证通过后才能正常入网。

现有的终端认证方法，一种是集中式认证，当大量终端同时发起接入请求时，极易造成网络拥塞，导致数据丢失、网络延时等问题；一种是群组式认证，将发起接入请求的终端分成群组，对群组的聚合签名进行认证，能够避免对中心节点造成压力，避免网络拥塞；然而，采用群组式认证方法，需要选取出具有计算、存储、待机等能力的节点作为群组长，以实现群组认证功能，而一般的终端不具有作为群组长的能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于边缘计算的终端接入认证方法及装置，以解决选取群组长实现群组认证的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种基于边缘计算的终端接入认证方法，应用于mMTC网络，mMTC网络包括MTC终端、AE节点、MN节点，方法包括：

当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；

群组划分后，选取群组长，以使所述群组长对各MTC终端进行群组认证；所述选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为所述群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从所述不同的MN节点中选取一个作为所述群组长。

可选的，所述若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从不同的MN节点中选取一个作为群组长，包括：

确定各MN节点的当前综合性能分值；所述当前综合性能分值根据所述MN节点的负载数量、计算能力、存储能力计算得到；

根据各MN节点的所述当前综合性能分值，选取所述群组长。

可选的，所述群组长对各MTC终端进行群组认证，包括：

所述群组长接收AE节点发送的聚合签名信息，所述聚合签名信息是所述AE节点根据自身的身份信息和所述MTC终端的身份信息计算生成的；

所述群组长对所述聚合签名信息进行认证；

若认证成功，所述MTC终端的接入请求通过；若认证失败，所述MTC终端的接入请求未通过。

可选的，所述群组长对各MTC终端进行群组认证，还包括：

若认证成功，所述群组长向各MTC终端分发对应的密钥，以使各MTC终端与所述群组长利用分发的密钥进行加密通信。

可选的，所述当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分，包括：

当至少一个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间对所述MTC终端进行群组划分。

可选的，所述选取群组长的方法还包括：

判断业务类型；

若业务类型为低时延业务，则根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为所述群组长。

本发明实施例还提供一种基于边缘计算的终端接入认证装置，应用于mMTC网络，mMTC网络包括MTC终端、AE节点、MN节点，装置包括：

群组划分模块，用于当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；

群组长选取模块，用于在群组划分后，选取群组长，以使所述群组长对各MTC终端进行群组认证；所述选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为所述群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从所述不同的MN节点中选取一个作为所述群组长。

可选的，所述群组长选取模块包括：

分值计算模块，用于确定各MN节点的当前综合性能分值；所述当前综合性能分值根据所述MN节点的负载数量、计算能力、存储能力计算得到；

选取模块，用于根据各MN节点的所述当前综合性能分值，选取所述群组长。

可选的，所述群组划分模块用于当至少一个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间对所述MTC终端进行群组划分。

可选的，所述群组长选取模块，还包括：

业务判断模块，用于判断业务类型；

群组长选取模块，用于判断业务类型为低时延业务时，根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为所述群组长。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于边缘计算的终端接入认证方法及装置，当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；群组划分后，选取群组长，以使群组长对各MTC终端进行群组认证；其中，选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从不同的MN节点中选取一个作为群组长。本发明选取MN节点为群组长，利用MN节点实现群组认证，能够避免网络***拥塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的mMTC网络拓扑图；

图2为本发明实施例的方法流程示意图；

图3为本发明实施例的选取群组长进行群组认证的网络拓扑图；

图4为本发明实施例的装置结构框图；

图5为本发明实施例的电子设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1为本发明实施例的mMTC网络拓扑图。如图所示，本发明实施例的基于边缘计算的终端接入认证方法，应用于mMTC网络，mMTC网络包括但不限于MTC(Machine TypeCommunication，机器类通信)终端、AAU(Active Antenna Unit，一体化有源天线)、AE(Access Edge，访问边缘)节点、MN(Metro Node)节点、ME(Metro edge)节点等，其中，MN节点和AE节点中部署DU(Distributed Unit，分布单元)，ME节点部署CU(Centralized Unit，集中单元)；如图所示，MTC终端通过AAU天线、AE节点、MN节点、ME节点接入核心网络(例如5G核心网)。

图2为本发明实施例的方法流程示意图。如图所示，本发明实施例提供的基于边缘计算的终端接入认证方法，包括：

S201：当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；

本发明实施例中，当多个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间等条件对MTC终端进行群组划分，可将各MTC终端划分为同一个群组或是不同群组。例如，将同一类型的MTC终端类型划分为同一个群组，将处于相同地理位置(如同一个市区)的MTC终端划分为同一个群组，将请求接入时间在一定范围之内的MTC终端划分为同一个群组。

需要说明的是，上述群组划分条件可以设定为，满足至少一个条件的MTC终端划分为同一个群组，各条件又可进一步根据实际需要进行具体设定，群组划分条件不限于以上所列，还可以有多种方式，本发明实施例不做具体限定。

S202：群组划分后，选取群组长，以使群组长对各MTC终端进行群组认证；选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从不同的MN节点中选取一个作为群组长。

本发明实施例的终端接入认证方法，当多个MTC终端发起接入请求时，先将各MTC终端进行群组划分，然后选取群组长，若经过群组划分后，各MTC终端接入同一个MN节点，则直接选取该MN节点为群组长，若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则需要从不同的MN节点中选取出一个MN节点作为群组长(如图3所示)；后续由确定出的群组长对MTC终端进行认证。本发明实施例采用群组认证方式对MTC终端进行认证，能够避免网络拥塞，而且，选取MN节点作为群组长，能够满足进行群组认证的性能条件。

本发明实施例中，所述步骤S202中，若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从不同的MN节点中选取一个作为群组长，方法为：

确定各MN节点的当前综合性能分值；

根据各MN节点的当前综合性能分值，选取群组长。

本发明实施例中，MN节点的性能指标包括但不限于负载数量M、计算能力C(例如，CPU的个数)、存储能力S(剩余存储空间)；设定各性能指标的权重值K_M、K_C、K_S，计算得到MN节点的当前综合性能分值Score为：

Score＝K_MM+K_CC+K_SS (1)

按照公式(1)分别计算各MN节点的当前综合性能分值，选择当前综合性能分值最高的MN节点作为群组长。

本发明实施例中，所述步骤S202中，群组长对各MTC终端进行群组认证，包括：

群组长接收AE节点发送的聚合签名信息，所述聚合签名信息是AE节点根据自身的身份信息和MTC终端的身份信息计算生成的；

群组长对聚合签名信息进行认证；

若认证成功，MTC终端的接入请求通过；若认证失败，MTC终端的接入请求未通过。

于一些实施例中，MTC终端通过AUU天线、AE节点与MN节点建立数据连接，MTC终端将身份信息发送至AUU天线，AUU天线将MTC终端的身份信息发送至AE节点，AE节点根据自身的身份信息和MTC终端的身份信息，计算聚合签名信息。其中，MTC终端的身份信息可以是身份标识，该身份标识由终端供应商配置并存储于MTC终端内部，该身份标识可在入网注册时使用；AE节点的身份信息包括但不限于地理位置信息、身份标识等。

AE节点根据自身的身份信息和MTC终端的身份信息，计算聚合签名信息的方法可以是Schnorr签名算法。利用Schnorr签名的各方生成的对各自密钥的签名聚合，可以把一笔多签交易的各个参与方的公钥和签名合并为一个公钥与签名，整个合并过程是不可见的，无法从合并后的公钥与签名推导出合并前的信息，并且在验证时仅需一次验证即可。由于Schnorr签名算法的线形特性，在同样的情况下，N个私钥的签名可以聚合成为一个签名。本发明实施例中，也可以利用其它签名算法计算聚合签名信息，具体算法本发明不做限定。

于一些实施例中，若群组长对聚合签名信息进行认证，且认证成功，群组长向各MTC终端分发对应的密钥，后续，MTC终端利用接收的密钥与群组长实现传输信息的加解密运算，群组长维护各MTC终端的密钥，群组长与各MTC终端之间通过对应的密钥进行加密通信。可选的，群组长生成密钥的方法可以是哈希算法，群组长对聚合签名信息进行认证可以利用现有的认证算法进行认证，所述生成密钥的方法和认证方法，本发明不做具体限定。

本发明实施例中，所述步骤S202中，群组划分后，选取群组长的方法，还可以是，在低时延业务场景下，判断划分后的群组是否为低时延业务(时延最短的业务)，若是，根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为群组长；若否，选取计算能力和存储能力最强的MN节点为群组长，即，按照公(1)分别计算各MN节点的当前综合性能分值，选择当前综合性能分值最高的MN节点作为群组长。本发明实施例能够根据业务类型，选取最合适的群组长，优化资源利用。

需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

图4为本发明实施例的装置结构框图。如图所示，本发明实施例提供的基于边缘计算的终端接入认证装置，包括：

群组划分模块，用于当至少一个MTC终端发起接入请求时，对各MTC终端进行群组划分；

群组长选取模块，用于群组划分后，选取群组长，以使群组长对各MTC终端进行群组认证；若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从不同的MN节点中选取一个作为群组长。

于一些实施例中，所述群组长选取模块包括：

分值计算模块，用于确定各MN节点的当前综合性能分值；所述当前综合性能分值根据所述MN节点的负载数量、计算能力、存储能力计算得到；

选取模块，用于根据各MN节点的所述当前综合性能分值，选取所述群组长。

于一些实施例中，所述群组划分模块用于当至少一个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间对所述MTC终端进行群组划分。

于一些实施例中，所述群组长选取模块，还包括：

业务判断模块，用于判断业务类型；

群组长选取模块，用于判断业务类型为低时延业务时，根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为所述群组长。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作***和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于边缘计算的终端接入认证方法，应用于mMTC网络，mMTC网络包括MTC终端、AE节点、MN节点，其特征在于，方法包括：

当至少一个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间对所述MTC终端进行群组划分；

群组划分后，选取群组长，以使所述群组长对各MTC终端进行群组认证；所述选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为所述群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从所述不同的MN节点中选取一个作为所述群组长，包括：

确定各MN节点的当前综合性能分值；所述当前综合性能分值根据所述MN节点的负载数量、计算能力、存储能力计算得到；

根据各MN节点的所述当前综合性能分值，选取所述群组长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述群组长对各MTC终端进行群组认证，包括：

所述群组长接收AE节点发送的聚合签名信息，所述聚合签名信息是所述AE节点根据自身的身份信息和所述MTC终端的身份信息计算生成的；

所述群组长对所述聚合签名信息进行认证；

若认证成功，所述MTC终端的接入请求通过；若认证失败，所述MTC终端的接入请求未通过。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述群组长对各MTC终端进行群组认证，还包括：

若认证成功，所述群组长向各MTC终端分发对应的密钥，以使各MTC终端与所述群组长利用分发的密钥进行加密通信。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取群组长的方法还包括：

判断业务类型；

若业务类型为低时延业务，则根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为所述群组长。

5.一种基于边缘计算的终端接入认证装置，应用于mMTC网络，mMTC网络包括MTC终端、AE节点、MN节点，其特征在于，装置包括：

群组划分模块，用于当至少一个MTC终端发起接入请求时，按照MTC终端类型、MTC终端地理位置、请求接入时间对所述MTC终端进行群组划分；

群组长选取模块，用于在群组划分后，选取群组长，以使所述群组长对各MTC终端进行群组认证；所述选取群组长的方法包括：若各MTC终端接入同一个MN节点，则选取该MN节点为所述群组长；若各MTC终端分别接入不同的MN节点，则从所述不同的MN节点中选取一个作为所述群组长；

所述群组长选取模块包括：

分值计算模块，用于确定各MN节点的当前综合性能分值；所述当前综合性能分值根据所述MN节点的负载数量、计算能力、存储能力计算得到；

选取模块，用于根据各MN节点的所述当前综合性能分值，选取所述群组长。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述群组长选取模块，还包括：

业务判断模块，用于判断业务类型；

群组长选取模块，用于判断业务类型为低时延业务时，根据各MN节点的地理位置，选取位于中间位置的MN节点为所述群组长。

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