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本发明属于数字信息传输技术领域，涉及一种基于ECC与PUF的轻量级密钥协商身份认证与通信交流方法，该方法通过椭圆曲线加密、连接、哈希运算、异或等轻量级运算相互结合的方式，融入加密策略与PUF确保安全，并根据数学理论推导与密钥协商完成身份认证与通信交流，提高了通信安全性，降低了计算与通信开销。

本发明公开了一种基于多因素认证的多实体跨域密钥协商与认证方法，具体为：步骤1：对无人机，路边单元和雾节点向云服务器CS进行注册；步骤2：无人机登录阶段；步骤3：无人机登录后，第一次行经某路边单元负责区域时，无人机开始在单域场景下与该路边单元进行认证通信；步骤4：当无人机即将移动到下一个路边单元#imgabs0#所在区域内时，无人机当前所在的路边单元将无人机的伪身份发送至#imgabs1#，若该无人机是首次与#imgabs2#通信，则进入数据请求，#imgabs3#向CS请求无人机的私密数据，然后转步骤5，否则直接转步骤5；步骤5：对无人机和#imgabs4#进行跨区域认证。

本发明提供了一种工业无线通信安全方法，包括多设备密钥协商及更新方法、密钥扩展方法和加解密方法。本发明兼顾工业设备数量巨大但硬件资源有限的应用场景，在尽量减少计算资源损耗的前提下提升了工业密码技术的成熟度和自主可控水平，杜绝跟踪攻击和中间人攻击等安全隐患。该方法采用精简、高安全且自同步更新的椭圆曲线方案，实现了“去中心化”的多设备密钥协商。加解密过程中，在无第三方干预的情况下通过S盒多重置乱、动态参数置乱、参数周期性变更等机制，提高了系统破解难度。通过子线程开辟、密钥扩展和加解密过程使用相同的S盒置换机制来减少计算资源消耗，保障了工业设备运行的实时性。

本发明公开了一种用于智能设备通信的多因素认证密钥协商方法，包括初始化阶段，注册阶段和登录认证阶段；生成所需的安全参数；客户端生成相关参数并存储到相应移动设备中并发送给注册中心，注册中心接收到注册请求后，生成相应的用户标识记录并将其存储到后端数据库中；用户已注册的移动设备输入相应参数信息并向服务器发送身份认证请求；服务器接收到请求后，验证用户的合法身份，生成当前会话标识并将其作为认证响应反馈给客户端；客户端接收到认证响应后生成会话密钥，并生成一系列后续用于认证的参数并发送给服务器；服务器收到认证请求后生成会话密钥，并生成认证参数反馈给客户端；最终利用消息认证码，实现双方认证与密钥协商。

本发明请求保护一种基于格的匿名漫游认证方法，本发明包含注册阶段、认证阶段、口令更改阶段和会话密钥更新阶段。在智能终端向本地代理注册成功后，智能终端在认证阶段中生成一个安全的匿名身份，并且使用NTRU加密算法对通信实体间的认证消息进行加密传输，认证成功后，智能终端将使用匿名身份向外地代理获取网络服务。在口令更改阶段，只需要向智能卡输入正确的用户名和密码即可完成口令更改。在会话密钥更新阶段，只有在智能终端和外地代理掌握旧的会话密钥的基础上才能进行会话密钥更新操作。本发明在抗量子攻击的同时，保证了极高的计算效率和极低的通信开销，并且具有较强的实用性和扩展性。