WiMAX数据传输加密的应用方法是什么？

1732 WiMAX 嵌入式系统数据传输

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 在各种通信设备和终端电子产品设计方法中，为使产品具有更强大的功能，越来越多地采用了嵌入式系统，WiMAX无线通信设备亦是如此。因此设计和开发现代网络和通信技术中的安全技术时，必须和嵌入式技术结合在一起。本文提出和实现了一种基于AES-CCM加密算法和ARM+VxWorks嵌入式系统的WiMAX无线接入设备加密技术解决方案，并给出了算法模块在设备中的应用方法。 0
2020-3-9 07:17:01　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报李子邯相关推荐 • 基于AES-CCM和ARM+VxWorks的WiMAX数据传输加密方案设计 1281 • 图像数据传输卡的实现方法是什么？ 1326 • Zigbee模块有几种数据传输方法呢 1606 • 如何测量ESP8266的数据传输速度？ 295 • USART数据传输模型怎么理解 1704 • labview数据传输 3286 • 求助，关于STM32的USB数据传输问题 2499 • 无线数据传输是什么？ 1633 • 如何搭建无线数据传输系统？ 1417 • 关于数据传输接口 3920 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1 算法实现原理 AES对称密码已经广泛应用于数据的保密和数据完整性认证。在具体运用时，都会选择一种具体的工作模式。目前AES算法已有多种工作模式，例如：ECB，CBC，CFB，OFB，CRT，CCM，GCM和AESKW。其中CCM(Counter with Cipher Block Chaining-Message Authentication Code)模式是一种同时提供加密和鉴别服务的全新操作模式。 1.1 CCM模式原理使用CCM模式的基本条件包括，发送方和接收方定义相同的分组密码算法Ek()(这里为AES加密算法)、密钥K、记数器发生函数、格式化函数F()和鉴别标记长度Tlen、有效载荷长度Plen、随机值N。加密算法过程如下： Step 1：计算格式化函数F(N，A，P)，产生数据块序列B0，B1，…，Br(每块为128 b)； Step 2：Y0=EK(B0)； Step 3：For i=1 to r，do Yj=EK(BiÅYi-1)； Step 4：T=MSBTlen(Yr)(取二进制串Yr的左边Tlen个二进制位)； Step 5：应用计数器发生函数，产生计数块Ctr0，Ctr1，…，Ctrm，m=Plen／128； Step 6：For j=0 to m，do Sj=EK(Ctrj)； Step 7：S=S1‖S2‖…‖Sm； Step 8：Return C=(PÅMSBPlen(S))‖(TÅMSBTlen(S0))。格式化函数F将N，A，P整合在一起，并分组为r个数据块。对数据块加密，得到MAC值T，加密计数器发生函数产生的计数块，加密所得Sj和P与T异或得到密文C。解密过程则相反。 1.2 AES算法原理 AES算法加密过程由4个不同的处理阶段组成，称为：字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加。输入数据数组State进行10轮上述处理后，得到加密密文。结构如图1所示。 2 WiMAX中CCM应用规则改进在802.16协议中规定PDU数据包加密后结构如图2所示。 6个字节的包头和4个字节的PN不需要经过加密处理。PN(Packet Number)在协议中规定用于防止重放攻击，如当前收到的数据包的PN小于前一个数据包的PN时，当前收到的数据包将被丢弃。PN在发第一个包时值为1，以后每发一个包则加1。由于PN和包头都未经加密处理，当窃听者得到一个PDU时，将得到当前PN，并推导出以后各个数据包的PN值。因此引进CCM模式虽然能提高攻击者进行重放攻击的难度和成本，但并不能在技术上彻底防止重放攻击。这里采用对PN进行加密处理来防止由于PN值泄露而遭受可能的重放攻击。加密算法选择AES算法，密钥为802.16协议中的密钥加密密钥(KEK)。AES，KEK在系统中是用于对传输加密密钥(TEK)进行加密处理的，本身已经存在于系统中，而且被良好地设计，在控制信息交互过程中，KEK定时更新。因此采用该方法不会给系统带来额外的开销，不需要引入新的加密算法，不需要维护密钥。采用该方法PDU加密后结构如图3所示。由于对PN进行AES加密处理，因此加密后的PN长度将为16个字节。这降低了传输数据中有效载荷DATA的百分比，不过在实际应用中DATA往往达到上千或上万个字节。因此为提高安全性和抗攻击性，牺牲如此少的传输效率是值得的。

2020-3-9 11:17:08 评论举报康瑜玲

答案对人有帮助，有参考价值 0 3 KES-CCM算法实现及结果分析算法模块基于富士通3400 WiMAX开发板ARM+VxWorks平台开发，采用通用C库函数，可以方便地移植到各种需要安全加密处理的嵌入式产品中。程序提供两个接口，AES算法接口和AES-CCM算法接口。前者可以用于对传输加密密钥TEK的加密处理，后者可以用于对传输数据的加密处理，使用者只需简单的调用函数即可。程序框图如图4所示。程序中实现了802.16 MAC PDU的构建、8 bCRC报头校验、32 b CRC PDU校验、CCM加密模块、CCM解密模块、AES加密模块。 3.1 算法关键模块实现 3.1.1 CCM加密模块 AES-CCM算法中，加密函数使用128 b密钥长度的AES算法。加密前后WiMAx MAC PDU结构变化如图5所示。 CCM加密模块流程如图6。该模块输入为密钥K和明文P。在计算MAC T和计数块S时，调用AES加密程序。 3.1.2 密钥K 在密钥生成方法中，采用了随即函数rand()和系统时钟函数tickGet()，可以保证密钥的惟一性和更高的不可推测性。程序如下： 3.1.3 计数器发生函数计数器发生函数产生的计数块，由PDU报头，PN，递增的整数i构造，长16个字节即128 b。函数如下： ctr_preload为数组名，该数组用于存放生成的计数块；modu为指向PDU，数据的指针；pn_vector为PN；i为递增的整数，每计算一次计数块后加1。 3.2 算法模块应用方法设计和实现算法模块的应用方法主要根据TEK(传输加密密钥)和CID(连接标志)的对应关系设计。在802.16协议中每一个CID都对应惟一的密钥资源，因此可以根据CID找到对应的密钥。在系统中创建两个表，一个是TEK表：用于存放加密密钥；另一个是CID表：用于存放CID值和对应密钥索引。CID表中记录结构如图7所示。Type字段表示使用的加密方法，0表示DES-CBC，1表示AES-CCM；Key index字段值表示该CID标志对应的密钥信息，在TEK表中的索引位置；CID字段表示CID标志值。发送端算法模块调用流程：在数据发送前，系统检测报头中加密控制位的值，如为1则表示该PDU需要加密处理，再根据报头中密钥索引号及加密模式选择位，选择特定的加密算法和密钥，对数据进行加密处理，如加密方法为AES-CCM，则调用CCM加密模块对数据进行加密。接收端算法模块调用流程：当接收到一个PDU数据时，系统先检测报头中的CID标志值是否存在于本地CID表中，如不存在则丢弃该PDU；如存在则找到对应的CID记录，从中读取Type和Key index的值，根据Key index值，从TEK表中读取解密密钥，然后调用CCM解密模块对PDU进行解密处理。 3.3 算法测试测试密钥Key和数据PDU如下：密文和接收端解密后PDU如下：密文C：解密后PDU：发送端加密后的密文，一共包含3个部分。起始的10个字节为6个字节的PDU报头和4个字节的PN；从末尾算起的4个字节为32 b的CRC校验码；其余分别是33个字节的净荷密文和8个字节的分组链接模式校验码密文。接收端解密后的PDU起始10个字节为报头和PN；其后的33个字节和明文P的33个字节的数据净荷相同；最后的4个字节为CRC校验码，用于接收端的CRC校验。第44个到51个字节为解密后的8个字节的分组链接模式校验码。在CCM解密程序中，对解密后得到的PDU，计算分组链接模式校验码，将计算结果和解密所得的分组链接模式校验码相比较，若相同则表示密文在传输过程中没有被篡改破坏，这样可以校验传输数据的完整性。上述结果表明本文设计的AES-CCM模块和模块应用方法，能正常工作，能满足WiMAX设备的实际需要。 4 方案比较当前，WiMAX设备方案提供商，对数据加密模块主要有2种实现方案： (1)采用专门的硬件算法模块； (2)采用高速DSP芯片。方法(1)的优点是速度快，价格便宜但可扩展性和可升级性不强；方法(2)既有速度快的优点，也有很好的可扩展性和可升级性，但成本比较高。在采用这2种方案的设备中，通常需要一个额外的嵌入式系统来控制通信设备的运行，因此系统会比较复杂，成本较高。本文的设计方法，将算法设计成嵌入式系统的一个软件模块，使用时只需直接调用即可。优点是：使用方便，而且由于系统没有外接独立的加密模块，可以有效地降低系统的复杂度和成本。缺点是：加密工作由主控CPU来完成，会占用相当一部分系统资源，因此适用于那些没有复杂功能的通信设备，例如端口较少的无线接入设备或WiMAX网卡等。 5 结语目前在IEEE 802.16和802.11i协议中，都采用AES-CCM算法为数据加密算法，并被包含在RFC3610中。在这种情形下，本文在对该算法深入分析后，对AES算法和CCM模式的隐患给出了改进，并给出了嵌入式WiMAX开发板平台下的AES-CCM算法实现和应用方法的设计及实现。

2020-3-9 11:17:11 评论举报谭丽