CN113727296A - 一种智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，属于信息安全领域。本发明是智慧医疗中基于无线传感器线的匿名隐私保护认证协议方法，包括用户、网关和传感器节点三个实体，传感器节点收集病人的实时数据，传感器节点通过可信的网关连接到互联网，用户通过互联网访问节点收集的数据，用户、网关和传感器节点互相认证产生会话密钥用于通信。本发明通过该匿名隐私保护认证协议方法能有效的抵抗离线密码猜测攻击、已知密钥攻击和去同步攻击，并且整个认证过程安全高效，在智慧医疗场景下有很高的应用价值。

Description

一种智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协 议方法

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法。

背景技术

随着物联网的快速发展，无线传感器网络在医疗、工业生产、交通控制等领域的应用越来越广泛。近年来，无线医学传感器网络以其优异的性能受到广泛的关注。然而，传统的无线医学传感器网络在复杂的环境容易受到恶意节点的路由攻击，会严重影响患者的治疗进度。因此，应用于无线医学传感器网络的认证协议不仅需要满足轻量级的要求，还要有足够的安全性来抵抗各种攻击的能力。

专利文献CN 110381055 A公开了一种医疗供应链中的RFID***隐私保护认证协议方法，该技术采用的是双因素法进行验证需要用户同时智能卡和口令密码，通过hash密码函数进行对用户数据的处理，从而保护在通信过程中的用户隐私安全。但是该技术在被盗取了智能卡的情况下，可能会他人恶意利用，导致不好的影响。

专利文献CN 111951974 A公开了一种基于云平台的医疗安全管理方法，该技术通过云平台进行验证用户(医生)信息，包括用户的电子签名，面部图像以及用户的使用资格(医生的职称和医师资格证等)，用于用户快速的选择可利用的平台资源。但就现阶段各种技术手段下，包括个人电子签名，图像识别等信息都可能会在用户登录平台时被他人获取，从而导致用户信息泄露，权限被利用等。

学术文献Lightweight and Anonymity-Preserving User AuthenticationScheme for IoT-based Healthcare[J].IEEE Internet of Things Journal,2021,PP(99):1-1.中提出了一套面向物联网医疗的轻量级匿名保护用户认证方案，其中包括三大部分用户，网关，节点，该方法可以极大的降低设备的运算处理压力从而提高了用户的使用体验。但是该技术方案存在安全威胁，可能遭受离线密码猜测攻击、已知密钥攻击和去同步攻击。

发明内容

针对上述智慧医疗***中所存在的问题，本发明提供了一种安全性更高，效率更高的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法。

本发明是智慧医疗中基于无线传感器线的匿名隐私保护认证协议方法，包括用户、网关和传感器节点三个实体，传感器节点收集病人的实时数据，传感器节点通过可信的网关连接到互联网，用户通过互联网访问节点收集的数据，用户、网关和传感器节点互相认证产生会话密钥用于通信。

本发明采用模糊提取器(Fuzzy Extractor)来满足更高级别的安全要求，模糊提取器包括生成函数Gen()和恢复函数Rep()，通过生成函数Gen()，输入生物信息(指纹)fng_i，得到可公开参数τ_i和生物密钥σ_i，通过恢复函数Rep()，给定公开参数τ_i和生物信息(指纹)fng_i，可以得到生物密钥σ_i。

本发明所述的匿名隐私保护认证协议方法，包括如下步骤：

S1注册：用户通过设备传输身份ID_i给网关，网关利用秘密参数K_GWN为用户生成临时身份DID_i和用户秘密值a_i发送回到用户设备并储存，用户继续输入口令PW_i、指纹fng_i，通过Fuzzy提取函数和单向hash函数加密后存储在用户设备；传感器节点通过网关获得一个合法的身份信息SID_j并生成传感器节点秘密值b_j，并存储在传感器节点中。

所述设备是指用户带有指纹输入的专属手机或电脑。

所述传感器节点是指通过无线网与网关相连的医疗设备。

S2设备验证身份：用户登录智慧医疗***，输入身份ID_i、口令PW_i和指纹fng_i，与S1中储存的注册信息进行对比，如果对比成功，设备会从注册信息中提取临时身份DID_i和用户秘密值a_i，通过单向hash函数计算出验证参数M₁，并记录当前时间为时间戳T₁，最后信息MES₁通过***道传送到关网。

所述信息MES₁包括临时身份DID_i、验证参数M₁、需要访问的节点信息SID_j和时间戳T₁。

S3网关验证：当网关收到信息MES₁，先验证信息MES₁中时间戳T₁是否有效，如果时间戳有效则从临时身份DID_i提取出用户秘密值a_i，并通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法计算出对比验证参数M′₁，与信息MES₁中的M₁进行对比，如果相同，网关将生成会话密钥SK、传感器节点秘密值b_j和当前时间戳T₂，通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密为M₂，同时网关通过单向hash函数生成验证参数M₃，最后将信息MES₂通过***道发送给传感器节点。

所述信息MES₂包括加密会话密钥M₂、验证参数M₃和时间戳T₂。

S4传感器节点验证：当传感器节点收到信息MES₂，先验证信息MES₂中时间戳T₂是有效，如果有效则从M₂提取出会话密钥SK，传感器节点通过单向hash函数算出对比验证参数M′₃，与MES₂中的M₃进行对比，如果相同，生成当前时间戳T₃，并通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法生成验证信息M₄，最后传感器节点将信息MES₃通过***道发回网关。

所述信息MES₃包括验证信息M₄和时间戳T₃。

S5网关验证信息：网关接收到传感器节点发送来的信息MES₃，先验证信息MES₃中时间戳T₃是有效，如果有效则从M₄提取出会话密钥SK，通过单向hash函数计算出对比验证参数M′₄，与MES₃中的M₄进行对比，如果相同，则网关生成当前时间戳T₄并计算出一个新的临时身份

网关通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密成M₅，将临时身份

加密为M₅，并生成验证参数M₇，最后网关将信息MES₄通过***道发送到用户设备中。

所述信息MES₄包括加密会话密钥M₅、加密新的临时身份M₆、验证参数M₇和时间戳T₄。

S6用户验证信息并更新：设备收到网关发来的信息MES₄，先验证信息MES₄中时间戳T₄是有效，如果有效则从M₅和M₆中提取出会话密钥SK和新的临时身份

通过单向hash函数计算出验证参数M′₇，与MES₄中的M₇进行对比，如果相同，则设备通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将新的临时身份信息

加密成

并替换到设备储存注册信息中。

完成上述步骤后，结束此次认证。

通过用户，网关和传感器节点三方互相认证且密钥验证：用户使用设备通过安全信道向智能医院的网关GWN发送注册申请，请求信息通过GWN合法性验证之后，用户的设备会存储网关发回的数据和用户后续完善的数据；传感器节点SN_j注册，传感器保存网关GWN通过安全信道向传感器SN_j发送的注册信息。

用户在设备中提交登录请求，设备核验用户身份，核验通过后用户可以通过设备向网关发送认证请求，网关认证用户身份，并生成会话密钥，之后向传感器节点发送认证信息，传感器节点收到认证信息之后，首先验证网关身份，验证通过后向网关发回认证信息，网关验证传感器的认证信息，完成网关和传感器的双向认证后，网关把更新后的用户临时身份和验证信息发送给用户，用户收到信息后完成双向认证，更新临时身份。

与现有技术相比，本发明优点和功效是:

1.本发明舍弃了传统的椭圆形曲线加密算法和切比雪夫混沌映射加密算法，而是选择通过单向hash函数和XOR异或函数来构建认证协议，使得整个认证过程的计算压力降低，反应时间快以及降低对设备、网关和节点的存储需求。

2.与现有的认证协议相比，本发明采用计算双方共同的秘密值来实现验证操作，同时每一次完成认证和通信之后，都会生成新的随机数和时间戳来保证信息的不可连接性，同时保证协议的前向安全性。

3.身份匿名功能：本发明协议中，用户的ID_i保存在临时身份DID_i中即

仅有网关可以恢复出用户的ID_i，而随机数r_g的加入使得DID_i具有匿名性。

网关在双向认证结束时更新用户的临时身份DID_i，且不会通过公共信道以明文形式传输，从而确保用户身份的不可追踪性。

4.防止离线口令猜测攻击功能：假设攻击者获取了用户的设备，并且有能力获取到设备中存储的数据{MPW_i,τ_i,F_i,Q_i}，但是这些信息都是通过身份ID_i，生物信息σ_i和口令PW_i混合加密的，所以攻击者无法通过猜测口令的方式来解密这些信息。

5.防止身份假冒功能：假设攻击者试图模仿合法用户向网关发送MES₁＝{DID_i,M₁,SID_j,T₁}，如果没有用户的生物信息σ_i，攻击者是无法伪造用户的临时身份DID_i；更进一步的，在每一轮双向认证结束时，用户的临时身份都会更新，攻击者无法重放这些信息，因此攻击者无法假冒合法用户。

攻击者无法模拟网关，因为网关的秘密参数K_GWN不可被攻击者获取。因此，攻击者无法计算b_j和a_i来伪造MES₂和MES₄；同时更进一步的，验证信息中包含时间戳，攻击者也无法实现重放攻击。

攻击者不能模拟传感器节点，除非他/她捕获该节点，然而捕获传感器节点攻击仅影响被捕获的节点，对整体模型和其他节点没有影响。

附图说明

图1为本发明中网关、用户和传感器节点之间的关系示意图；

图2为本发明所设计的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法的流程图；

图3为本发明所设计的用户注册具体流程图；

图4为本发明所设计的传感器节点注册具体流程图；

图5为本发明所设计的用户、网关与节点之间认证与密钥验证的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

如图1所示，本发明是智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，包括网关，用户和节点三个实体，节点收集环境数据，节点可以通过可信的网关连接到互联网，用户通过互联网访问节点收集的数据，用户、网关和节点互相认证产生会话密钥用与通信。

本发明采用模糊提取器(Fuzzy Extractor)来满足更高级别的安全要求，模糊提取器包括函数Gen()和恢复函数Rep()，通过生成函数Gen()，输入生物信息(指纹)fng_i，得到可公开参数τ_i和生物密钥σ_i，通过恢复函数Rep()，给定公开参数τ_i和生物信息(指纹)fng_i，可以得到生物密钥σ_i。

通过模糊提取器，我们从而实现设备的专一性，同时也使协议可以抵抗口令猜测攻击。

如图2所示，本协议方法步骤如下:

S1注册：用户(医生)可以通过手机或者电脑传输身份ID_i给网关，网关利用秘密参数K_GWN和生成的随机数r_g为用户生成临时身份DID_i和用户秘密值a_i发送回到手机或者电脑并储存，用户继续输入口令PW_i，指纹fng_i，通过Fuzzy提取函数和单向hash函数加密后存储在手机或者电脑中；同时网关会赋予传感器节点(医疗设备)一个合法的身份信息SID_j并生成传感器节点秘密值b_j，并存储在传感器节点中。

完成注册之后，用户就可以通过智慧医疗***登录。

S2设备验证身份：用户登录智慧医疗***，输入身份ID_i、口令PW_i和指纹fng_i，与S1中储存的注册信息进行对比，如果对比成功，设备会从注册信息中提取临时身份DID_i和用户密钥a_i，通过单向hash函数计算出对比验证参数M₁，并生成当前时间戳T₁，最后信息MES₁中通过***道传送到网关。

S3网关验证：当网关收到信息MES₁，先验证信息MES₁中时间戳T₁是否有效，如果时间戳有效则从临时身份DID_i提取出用户秘密值a_i，并通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法计算出对比验证参数M′₁，与信息MES₁中的M₁进行对比，如果相同，网关将生成会话密钥SK、传感器节点秘密值b_j和当前时间戳T₂，通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密为M₂，同时网关通过单向hash函数生成验证参数M₃，最后将信息MES₂通过***道发送给传感器节点。

S4传感器节点验证：当传感器节点收到信息MES₂，先验证信息MES₂中时间戳T₂是有效，如果有效则从M₂提取出会话密钥SK，传感器节点通过单向hash函数算出对比验证参数M′₃，与MES₂中的M₃进行对比，如果相同，生成当前时间戳T₃，并通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法生成验证参数M₄，最后传感器节点将信息MES₃通过***道发回网关。

S5网关验证信息：网关接收到传感器节点发送来的信息MES₃，先验证信息MES₃中时间戳T₃是有效，如果有效则从M₄提取出会话密钥SK，通过单向hash函数计算出对比验证参数M′₄，与MES₃中的M₄进行对比，如果相同，则网关生成当前时间戳T₄并计算出一个新的临时身份

网关通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密成M₅，将临时身份

加密为M₅，并生成验证参数M₇，最后网关将信息MES₄通过***道发送到用户设备中。

S6用户验证信息并更新：设备收到网关发来的信息MES₄，先验证信息MES₄中时间戳T₄是有效，如果有效则从M₅和M₆中提取出会话密钥SK和新的临时身份

通过单向hash函数计算出验证参数M′₇，与MES₄中的M₇进行对比，如果相同，则设备通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将新的临时身份信息

加密成

并替换到设备储存注册信息中。

完成上述步骤后，结束此次认证。

如图3所述，用户注册具体过程如下：

S1用户通过设备输入自己的身份ID_i，设备将身份ID_i发送到网关GWN，网关在验证ID_i的合法性之后，会生成一个随机数r_g，通过网关K_GWN来计算网关和用户的共同秘密值a_i＝h(ID_i||K_GWN)；用户的临时身份

其中K_GWN是网关的秘密参数。

S2网关将{a_i,DID_i}发送到用户设备，用户在收到网关发来的{a_i,DID_i}后将数据储存在设备中，用户继续输入口令PW_i，指纹fng_i，通过模糊(Fuzzy)提取函数Gen()计算(σ_i,τ_i)＝Gen(fng_i)获得σ_i和τ_i后，设备通单向hash函数和XOR异或逻辑计算：

MPW_i＝h(ID_i||PW_i||σ_i)；

最后，用户设备存储{MPW_i,τ_i,F_i,Q_i}，其中MPW_i用于身份验证，τ_i是生物信息(指纹)的公开参数，F_i用于加密保存a_i，Q_i用于加密保存DID_i。

如图4所示，传感器节点注册具体过程如下：

网关GWN为传感器节点SN_j选取一个合法身份SID_j，并且计算二者共同秘密值b_j＝h(SID_j||K_GWN)，网关将传感器节点注册信息{b_j,SID_j}通过安全信道发送至传感器节点，传感器节点储存{b_j,SID_j}。

上述储存的数据都用于用户，网关和传感器节点之间的验证。

如图5所示，为用户、网关与节点之间认证与密钥验证的具体过程如下：

S1首先在用户通过设备中的智慧医疗***输入身份ID′_i，口令PW′_i和指纹fng′_i，***会通过Fuzzy函数的生物信息恢复函数Rep()计算：生物信息σ′_i＝Rep(fng′_i,τ_i)，并通过生物信息σ′_i和用户输入的数据计算：对比验证信息MPW′_i＝h(ID′_i||PW′_i||σ′_i)，如果对比验证信息MPW′_i和设备中存储的MPW_i不相同的话，终止登录请求；MPW′_i＝MPW_i相同则登录成功。

S2设备生成当前时间戳T₁，并且从设备存储注册信息中恢复秘密值

恢复临时身份

并计算：

验证参数M₁＝h(ID′_i||DID′_i||SID_j||a′_i||T₁)。

最后设备将信息MES₁＝{DID′_i,M₁,SID_j,T₁}通过***道传输给网关。

S3网关在收到信息MES₁＝{DID′_i,M₁,SID_j,T₁}后，首先获取当前时间戳T′₁，并与信息MES₁中的T₁进行对比验证|T₁-T′₁|≤ΔT，如果成立则恢复用户的身份

其中ID′_i为用户身份，r′_g为网关生成的随机数，并计算：

设备与网关的秘密值a′_i＝h(ID′_i||K_GWN)；

对比验证参数M′₁＝h(ID′_i||DID′_i||SID_j||a′_i||T₁)；

网关检验M′₁和M₁是否相等，不相等则终止认证，如果M′₁＝M₁则网关会生成会话密钥SK与当前时间戳T₂，并且计算：

网关与传感器节点SN_j的秘密值b_j＝h(SID_j||K_GWN)；

加密的会话密钥

验证参数M₃＝h(M₂||SK||SID_j||b_j||T₂)。

网关将信息MES₂＝{M₂,M₃,T₂}通过***道发送给传感器节点SN_j。

S4传感器节点在收到网关发送的MES₂＝{M₂,M₃,T₂}后，首先获取当前时间戳T′₂，并与信息MES₂中的T₂进行对比验证|T₂-T′₂|≤ΔT，如果成立则计算：

在M₂中提取出会话密钥

对比验证参数M′₃＝h(M₂||SK′||SID_j||b_j||T₂)；

传感器节点验证M′₃和M₃是否相等，如果不等则终止认证，相等则生成当前时间戳T₃，并且计算：

验证信息M₄＝h(SK||b_j||SID_j||T₃)。

传感器节点将信息MES₃＝{M₄,T₃}通过***道发送给网关。

S5网关收到传感器发送的MES₃＝{M₄,T₃}之后，首先获取当前时间戳T′₃，并与信息MES₃中的T₃进行对比验证|T₃-T′₃|≤ΔT，如果成立则计算验：

对比验证参数M′₄＝h(SK′||b_j||SID_j||T₃)；

如果M′₄≠M₄，则终止认证过程，如果M′₄＝M₄，网关产生随机数r″_g，时间戳T₄，并且计算：

用户新的临时身份

加密会话密钥

加密临时身份

验证参数

网关将信息MES₄＝{M₅,M₆,M₇,T₄}通过***道发送给用户U_i。

S6用户在收到MES₄＝{M₅,M₆,M₇,T₄}后，首先获取当前时间戳T′₄，并与信息MES₄中的T₄进行对比验证|T₄-T′₄|≤ΔT，如果成立则计算：

会话密钥

新的临时身份

对比验证参数

如果M′₇≠M₇，终止认证过程，如果M′₇＝M₇，则用户设备计算：

并使用

替换设备中注册信息中的Q_i。

完成上述步骤后，结束认证。

本发明通过用户，网关和传感器节点三方互相认证且密钥验证：用户使用设备通过安全信道向智能医院的网关GWN发送注册申请，请求信息通过GWN合法性验证之后，用户的设备会存储网关发回的数据和用户后续完善的数据，传感器节点SN_j注册，传感器保存网关GWN通过安全信道向传感器SN_j发送的注册信息；用户在设备中提交登录请求，设备核验用户身份，核验通过后用户可以通过设备向网关发送认证请求，网关认证用户身份，并生成会话密钥，之后向传感器节点发送认证信息，传感器节点收到认证信息之后，首先验证网关身份，验证通过后向网关发回认证信息，网关验证传感器的认证信息，完成网关和传感器的双向认证后，网关把更新后的用户临时身份和验证信息发送给用户，用户收到信息后完成双向认证，更新临时身份；同时设置了时间戳作为验证手段之一，通过对比信息中附带的时间戳与接收对象生成的当前时间戳之间的时间间隔，可以有效的提高了信息传送时候的安全性。

同时本发明基于口令、设备和生物特征的三种因素验证用户的真实性，能有效的抵抗设备的丢失或者被盗攻击、口令猜测攻击；采用了轻量高效的密码学操作，如密码安全hash函数和XOR逻辑计算，其计算量小，效率高，非常适用于智慧医疗场景下的信息传递需求。

Claims (7)

1.一种智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，包括如下步骤：

S1注册：用户通过设备传输身份ID_i给网关，网关利用秘密参数K_GWN为用户生成临时身份DID_i和用户秘密值a_i发送回到用户设备并储存，用户继续输入口令PW_i、指纹fng_i，通过Fuzzy提取函数和单向hash函数加密后存储在用户设备；传感器节点通过网关获得一个合法的身份信息SID_j并生成传感器节点秘密值b_j，并存储在传感器节点中；

S2设备验证身份：用户登录智慧医疗***，输入身份ID_i、口令PW_i和指纹fng_i，与S1中储存的注册信息进行对比，如果对比成功，设备会从注册信息中提取临时身份DID_i和用户秘密值a_i，通过单向hash函数计算出验证参数M₁，并记录当前时间为时间戳T₁，最后信息MES₁通过***道传送到网关；

S3网关验证：当网关收到信息MES₁，先验证信息MES₁中时间戳T₁是否有效，如果时间戳有效则从临时身份DID_i提取出用户秘密值a_i，并通过单向hash函数计算出对比验证参数M′₁，与信息MES₁中的M₁进行对比，如果相同，网关将生成会话密钥SK、传感器节点秘密值b_j和当前时间戳T₂，通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密为M₂，同时网关通过单向hash函数生成验证参数M₃，最后将信息MES₂通过***道发送给传感器节点；

S4传感器节点验证：当传感器节点收到信息MES₂，先验证信息MES₂中时间戳T₂是有效，如果有效则从M₂提取出会话密钥SK，传感器节点通过单向hash函数算出对比验证参数M′₃，与MES₂中的M₃进行对比，如果相同，生成当前时间戳T₃，并通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法生成验证参数M₄，最后传感器节点将信息MES₃通过***道发回网关；

S5网关验证信息：网关接收到传感器节点发送来的信息MES₃，先验证信息MES₃中时间戳T₃是有效，如果有效则从M₄提取出会话密钥SK，通过单向hash函数计算出对比验证参数M′₄，与MES₃中的M₄进行对比，如果相同，则网关生成当前时间戳T₄并计算出一个新的临时身份

网关通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将会话密钥SK加密成M₅，将临时身份

加密为M₅，并生成验证参数M₇，最后网关将信息MES₄通过***道发送到用户设备中；

S6用户验证信息并更新：设备收到网关发来的信息MES₄，先验证信息MES₄中时间戳T₄是有效，如果有效则从M₅和M₆中提取出会话密钥SK和新的临时身份

通过单向hash函数计算出验证参数M′₇，与MES₄中的M₇进行对比，如果相同，则设备通过单向hash函数和XOR异或逻辑算法将新的临时身份信息

加密成

并替换到设备储存注册信息中。

2.根据权利要求1所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：具体步骤S1或S2或S3或S5或S6中所述的用户的ID_i保存在临时身份DID_i中，所述的临时身份

3.根据权利要求2所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：随机数r_g是通过网关随机生成选用。

4.根据权利要求1所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：所述的验证基于用户、网关和传感器节点三方互相认证且密钥验证。

5.根据权利要求4所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：所述的用户、网关和传感器节点三方互相认证且密钥验证的具体步骤为：

(1)设备验证用户身份：在用户通过设备中的智慧医疗***输入身份ID′_i，口令PW′_i和指纹fng′_i，通过计算：生物信息σ′_i＝Rep(fng′_i,τ_i)；对比信息

如果对比验证信息MPW′_i和设备中存储的MPW_i不相同的话，终止登录请求；MPW′_i＝MPW_i相同，则登录成功。

设备生成当前时间戳T₁，并计算：设备与网关的秘密值

临时身份

验证参数M₁＝h(ID′_i||DID′_i||SID_j||a′_i||T₁)；

设备将信息MES₁＝{DID′_i,M₁,SID_j,T₁}通过***道传输给网关；

(2)网关验证用户身份：网关在收到信息MES₁＝{DID′_i,M₁,SID_j,T₁}后，先验证时间戳T₁，如果有效，则计算出：

设备与网关的秘密值a′_i＝h(ID′_i||K_GWN)；对比验证参数M′₁＝h(ID′_i||DID′_i||SID_j||a′_i||T₁)；

如果对比验证参数M′₁与信息MES₁中M₁相等，网关生成会话密钥SK与当前时间戳T₂并计算：网关与传感器节点SN_j的秘密值b_j＝h(SID_j||K_GWN)；验证参数M₃＝h(M₂||SK||SID_j||b_j||T₂)；加密的会话密钥

网关将信息MES₂＝{M₂,M₃,T₂}通过***道发送给传感器节点SN_j；

(3)传感器节点认证网关：传感器节点在收到网关发送的MES₂＝{M₂,M₃,T₂}后，先验证时间戳T₂，如果有效，则计算：在M₂中提取出会话密钥

对比验证参数M′₃＝h(M₂||SK′||SID_j||b_j||T₂)；

如果对比验证参数M′₂与信息MES₂中M₂相等，则生成时间戳T₃并计算：验证信息M₄＝h(SK||b_j||SID_j||T₃)；

传感器节点将信息MES₃＝{M₄,T₃}通过***道发送给网关；

(4)网关认证传感器节点：网关收到传感器发送的MES₃＝{M₄,T₃}之后，先验证时间戳T₃，如果有效，并计算：对比验证参数M′₄＝h(SK′||b_j||SID_j||T₃)；

如果M′₄＝M₄，网关产生随机数r″_g，时间戳T₄并计算：

用户新的临时身份

加密会话密钥

加密临时身份

验证参数

网关将信息MES₄＝{M₅,M₆,M₇,T₄}通过***道发送给用户；

(5)用户认证网关：用户在收到MES₄＝{M₅,M₆,M₇,T₄}后，先验证时间戳T₄，如果有效则计算：会话密钥

新的临时身份

对比验证参数

如果M′₇＝M₇，则用户认证网关成功。

6.根据权利要求1或6所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：具体步骤S6中所述的信息更新，当用户验证网关通过后，用户设备计算：

并使用

替换设备中注册信息中的Q_i。

7.根据权利要求1或5所述的智慧医疗中基于无线传感器***的匿名隐私保护认证协议方法，其特征在于：所述时间戳T的验证方法为|T_n-T′_n|≤ΔT，其中T_n为上以阶段发送来的信息中包含的时间戳，T′_n为接收到信息时候设备获取的当前时间戳，当时间差大于预设时间时则结束认证；当时间差小于预设时间时则进行下一步。

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