一种适合超宽带网络的握手协议方法技术

本发明专利技术涉及一种适合超宽带网络的握手协议方法，本发明专利技术所提供的适合超宽带网络的握手协议方法，响应者收到第１条消息后，如果主密钥标识ＭＫＩＤ和ＰＫＩＤ都是合法的，那么生成随机数Ｒ－Ｎｏｎｃｅ并构造第２条消息发送给发起者，没有任何计算量，也就是说，即使攻击者伪造不同的第１条消息发送给响应者，响应者也不用消耗计算资源，从而使Ｄｏｓ攻击难以实现，安全性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合超宽带网络的握手协议方法。
技术介绍
ECMA368(欧洲电脑厂商协会，European Computer ManufacturersAssociation，ECMA)标准描述的是超宽带网络(Ultra Wideband)物理层和MAC层规范。超宽带网络是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的正弦波窄脉冲传输数据。ECMA368标准中设计了一种握手协议，用于建立超宽带网络设备之间的成对临时密钥PTK(Pairwise Temporal Key)。该握手协议为：1)发起者向响应者发送消息1＝MN‖SC‖PTKID‖MKID‖I-Nonce‖PTK-MIC，其中消息序号MN＝1，状态码SC＝0，表示协议处于正常状态，成对临时密钥标识PTKID是发起者随机选取的值(不与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥GTK(Group Temporal Key)分发协议中使用的临时密钥标识TKID(Temporal Key Identifier)相同)，主密钥标识MKID是成对主密钥PMK的标志，I-Nonce是发起者产生的随机数，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC＝0，表示没有计算成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC；2)响应者收到消息1后，若消息序号MN＝1，状态码SC＝0且成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC＝0不成立，则丢弃该消息，否则验证主密钥标识MKID是否为发起者和响应者预共享的成对主密钥PMK的标识；若不是，则丢弃该消息，否则验证是否存在使用该主密钥标识MKID正在执行的握手协议；若存在，则丢弃该消息并设置状态码SC＝2(表示存在使用该主密钥标识MKID正在执行的握手协议)来向发起者报告协议状态，否则验证成对临时密钥标识PTKID；若成对临时密钥标识PTKID与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同，则丢弃该消息并设置状态码SC＝3(表示该成对临时密钥标识PTKID与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同)来向发起者报告协议状态，否则生成随机数R-Nonce并利用扩展函数对成对主-->密钥PMK，I-Nonce，R-Nonce，发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC进行计算得到成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK(KeyConfirmation Key)，然后向发起者发送消息2＝MN‖SC‖PTKID‖MKID‖R-Nonce‖PTK-MIC，其中消息序号MN＝2，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID与消息1中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密钥KCK对消息2(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC计算的消息完整性码MIC(MessageIntegrity Code)；3)发起者收到消息2后，若消息序号MN＝2，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID是消息1中的对应值不成立，则丢弃该消息，否则利用扩展函数对成对主密钥PMK，I-Nonce，R-Nonce，发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC进行计算得到成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK，然后利用本地密钥确认密钥KCK重新计算消息2(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的消息完整性码MIC并与消息2中的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC进行比较；若两者不相同，则丢弃该消息并设置状态码SC＝1(表示安全验证不通过)来向响应者报告协议状态，否则向响应者发送消息3＝MN‖SC‖PTKID‖MKID‖I-Nonce‖PTK-MIC，其中消息序号MN＝3，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID与消息2中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密钥KCK对消息3(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC计算的消息完整性码MIC；4)响应者收到消息3后，若消息序号MN＝3，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID是消息2中的对应值不成立，则丢弃该消息，否则利用本地密钥确认密钥KCK重新计算消息3(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的消息完整性码MIC并与消息3中的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC进行比较；若两者不相同，则丢弃该消息并设置状态码SC＝1(表示安-->全验证不通过)来向响应者报告协议状态，否则向发起者发送消息4＝MN‖SC‖PTKID‖MKID‖R-Nonce‖PTK-MIC，其中消息序号MN＝4，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID与消息3中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密钥KCK对消息4(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC计算的消息完整性码MIC；5)发起者收到消息4后，若消息序号MN＝4，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID是消息3中的对应值不成立，则丢弃该消息，否则利用本地密钥确认密钥KCK重新计算消息4(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的消息完整性码MIC并与消息4中的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC进行比较；若两者不相同，则丢弃该消息并中止该握手协议，否则发起者和响应者成功完成了握手协议，各自获得了相应的成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK。从上面所述的握手协议，可以发现：攻击者可以冒充发起者发送不同的消息1＝MN‖SC‖PTKID‖MKID‖I-Nonce‖PTK-MIC给响应者，其中消息序号MN＝1，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID是随机生成的，主密钥标识MKID是通过响应者信标帧或通过对响应者的探询获得的主密钥标识MKID，I-Nonce是随机生成的，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC＝0。由于成对临时密钥标识PTKID的消息空间为224，碰撞的概率很小，主密钥标识MKID为合法的主密钥标识MKID，I-Nonce又不能被响应者校验，所以响应者接收攻击者的消息1并计算成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK，然后计算消息2(除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数)、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC，最后发送出消息2。这造成了很大的计算资源浪费，易构成Dos攻击。
技术实现思路
本专利技术为解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，而提供一种安全性高的适合超宽带网络的握手协议方法。本专利技术的技术解决方案是：本专利技术为一种适合超宽带网络的握手协本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合超宽带网络的握手协议方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：　１）发起者向响应者发送消息１，消息１包括ＭＮ‖ＳＣ‖ＰＴＫＩＤ‖ＭＫＩＤ，其中消息序号ＭＮ＝１，状态码ＳＣ＝０，成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ是发起者随机选取的值，不与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥ＧＴＫ分发协议中使用的临时密钥标识ＴＫＩＤ相同，主密钥标识ＭＫＩＤ是成对主密钥ＰＭＫ的标志；　２）响应者收到消息１后，若消息序号ＭＮ＝１且状态码ＳＣ＝０不成立，则丢弃该消息，若成立则验证主密钥标识ＭＫＩＤ是否为发起者和响应者预共享的成对主密钥ＰＭＫ的标识；若不是，则丢弃该消息，是则验证是否存在使用该主密钥标识ＭＫＩＤ正在执行的握手协议；若存在，则丢弃该消息并设置状态码ＳＣ＝２来向发起者报告协议状态，若不存在，则验证成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ；若成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥ＧＴＫ分发协议中使用的临时密钥标识ＴＫＩＤ相同，则丢弃该消息并设置状态码ＳＣ＝３来向发起者报告协议状态，若相同，则生成随机数Ｒ－Ｎｏｎｃｅ并向发起者发送消息２，消息２包括ＭＮ‖ＳＣ‖ＰＴＫＩＤ‖ＭＫＩＤ‖Ｒ－Ｎｏｎｃｅ，其中消息序号ＭＮ＝２，状态码ＳＣ＝０，成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ和主密钥标识ＭＫＩＤ与消息１中的对应值相同；　３）发起者收到消息２后，若消息序号ＭＮ＝２，状态码ＳＣ＝０，成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ和主密钥标识ＭＫＩＤ是消息１中的对应值不成立，则丢弃该消息，成立，则生成随机数Ｉ－Ｎｏｎｃｅ并利用扩展函数对成对主密钥ＰＭＫ，Ｉ－Ｎｏｎｃｅ，Ｒ－Ｎｏｎｃｅ，发起者的ＭＡＣ地址Ｉ－ＭＡＣ和响应者的ＭＡＣ地址Ｒ－ＭＡＣ进行计算得到成对临时密钥ＰＴＫ和密钥确认密钥ＫＣＫ，然后向发起者发送消息３，消息３包括ＭＮ‖ＳＣ‖ＰＴＫＩＤ‖ＭＫＩＤ‖Ｉ－Ｎｏｎｃｅ‖Ｒ－Ｎｏｎｃｅ‖ＰＴＫ－ＭＩＣ，其中消息序号ＭＮ＝３，状态码ＳＣ＝０，成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ和主密钥标识ＭＫＩＤ与消息２中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码ＰＴＫ－ＭＩＣ是利用本地密钥确认密钥ＫＣＫ对消息３（除成对临时密钥消息完整性码ＰＴＫ－ＭＩＣ外的其他参数）、发起者的ＭＡＣ地址Ｉ－ＭＡＣ和响应者的ＭＡＣ地址Ｒ－ＭＡＣ计算的消息完整性码ＭＩＣ；　４）响应者收到消息３后，若消息序号ＭＮ＝３，状态码ＳＣ＝０，成对临时密钥标识ＰＴＫＩＤ和主密钥标识ＭＫＩＤ是消息２中的对应值...

【技术特征摘要】
1、一种适合超宽带网络的握手协议方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)发起者向响应者发送消息1，消息1包括MN‖SC‖PTKID‖MKID，其中消息序号MN＝1，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID是发起者随机选取的值，不与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同，主密钥标识MKID是成对主密钥PMK的标志；2)响应者收到消息1后，若消息序号MN＝1且状态码SC＝0不成立，则丢弃该消息，若成立则验证主密钥标识MKID是否为发起者和响应者预共享的成对主密钥PMK的标识；若不是，则丢弃该消息，是则验证是否存在使用该主密钥标识MKID正在执行的握手协议；若存在，则丢弃该消息并设置状态码SC＝2来向发起者报告协议状态，若不存在，则验证成对临时密钥标识PTKID；若成对临时密钥标识PTKID与本地存储的或正在进行的握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同，则丢弃该消息并设置状态码SC＝3来向发起者报告协议状态，若相同，则生成随机数R-Nonce并向发起者发送消息2，消息2包括MN‖SC‖PTKID‖MKID‖R-Nonce，其中消息序号MN＝2，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID与消息1中的对应值相同；3)发起者收到消息2后，若消息序号MN＝2，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID是消息1中的对应值不成立，则丢弃该消息，成立，则生成随机数I-Nonce并利用扩展函数对成对主密钥PMK，I-Nonce，R-Nonce，发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC进行计算得到成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK，然后向发起者发送消息3，消息3包括MN‖SC‖PTKID‖MKID‖I-Nonce‖R-Nonce‖PTK-MIC，其中消息序号MN＝3，状态码SC＝0，成对临时密钥标识PTKID和主密钥标识MKID与消息2中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖晓龙，曹军，肖跃雷，铁满霞，黄振海，张变玲，
申请(专利权)人：西安西电捷通无线网络通信有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]