王 浩 杨 剑 刘 杰 王 平

(重庆邮电大学自动化学院网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室，重庆 400065)

0 引言

WIA-PA(wireless networks for industrial automationprocess automation)是基于 IEEE STD 802.15.4-2006 的标准，用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统[1]。该规范是我国自主研发的、用于工业过程自动化的无线网络规范，现已成为IEC国际标准。

WIA-PA网络支持两层网拓扑结构。第一层是网状结构，由网关设备及路由设备构成;第二层是星型结构，由路由设备、现场设备和手持设备构成。用于系统管理的网络管理者和安全管理者在实现时可位于网关设备或主控计算机。本文中，安全管理者由主控计算机担任。同时，一种类型的物理设备可以担任多个逻辑角色。在星型和网状结合的两层拓扑结构中，网关设备可以担任网关、网络管理者以及安全管理者的角色;路由设备可以担任簇首的角色;现场设备和手持设备只能担任簇成员的角色。

作为一个开放系统，WIA-PA存在潜在的安全风险[1]，必须采取一定的安全措施，以保证WIA-PA用户的安全操作，保护系统内部的资源和维持正常的生产秩序。本文针对WIA-PA网络的实际应用中的安全问题，分别提出了入网认证方案和密钥更新方案。

1 单向散列链

单向散列链是一个散列值序列{x1，…，xj，…，xm}[4]，序列中各元素满足：

散列函数(映射)F满足以下属性：①给定xj－1和G，很容易计算出xj;②若未给定G，而给定了xj－1，则很难计算出 xj，若给定了 G，未给定 xj－1，也很难计算 xj。

在该散列链里，如果要对一个给定的散列值xj进行认证，可以采用如下方法：①已知 xj－k，由式(1)对xj－k重复计算 k次后得到 x'j，将其与 xj进行比较;②已知xj+k，由式(1)对xj重复计算k次后将得到的x'j+k与xj+k进行比较。……