專利名稱：一種實用的分組密碼運行模式中初始向量iv的同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法，特別涉及一種傳輸資源緊缺情況下由明文通信切換到密文通信時分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法。
技術(shù)背景分組密碼每次加密的明文數(shù)據(jù)長度是固定的，而實際應(yīng)用中待加密消息的 數(shù)據(jù)長度則是不定的，且數(shù)據(jù)格式也可能多種多樣，因此需要做一些變通，以 靈活地運用分組密碼。另外，即使有了安全的分組密碼算法，也需要采用適當(dāng) 的工作模式來隱蔽明文的統(tǒng)計特性、數(shù)據(jù)的格式等，以提高整體的安全性，降 低刪除、重放、插入和偽造成功的概率。在實際應(yīng)用中，分組密碼所采用的工 作模式應(yīng)力求簡單、有效和易于實現(xiàn)。通常使用的工作模式有電子密碼本ECB (Electronic Code Book)、密碼分 組鏈接CBC (Cipher Block Chaining)、密碼反饋CFB (Cipher Feedback)、輸 出反饋OFB (Output Feedback)、分組鏈接BC (Block Chaining)等，其中除 ECB模式之外，幾乎所有的工作模式均需要一個初始向量IV (Initial Vector)， 且在每次運行時最好或必須使用新鮮的IV，且解密端所使用的IV必須與加密端 的IV相同，才能正確解密。IV通常由加密端發(fā)給解密端以實現(xiàn)同步，對于通信業(yè)務(wù)而言，若在傳輸過 程中不存在丟失的現(xiàn)象，則分組密碼在一次通信中可只要求傳輸一次IV，即可 實現(xiàn)通信兩端的IV同步;但通常情況下通信業(yè)務(wù)在傳輸過程中存在丟失的情況， 這要求分組密碼必須保證通信業(yè)務(wù)丟失后加解密兩端仍能保持IV同步，這就需 要更多次地傳輸IV。然而在某些應(yīng)用中，用于傳輸通信業(yè)務(wù)的資源非常緊張， 更無法保障完全IV的同步傳輸。通信業(yè)務(wù)在傳輸過程中存在丟包率，且傳輸資源緊缺的情況下，如何實現(xiàn)加解密兩端的IV同步正是本發(fā)明所要解決的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提出一種實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種實用的分組密碼運行模式中初始 向量IV的同步方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟1) 初值的確定1.1) IV1的初值為任意值；1.2) 確定IV2的初值；2) 收發(fā)兩端進行狀態(tài)同步2.1) 確定收發(fā)兩端的主從關(guān)系，其中一端為主設(shè)備，另一端為從設(shè)備；2.2) 主設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，首先向從設(shè)備發(fā)送同步請求信息；2.3) 從設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，若收到主設(shè)備發(fā)來的同步請求信息，則 向主設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息；2.4) 主設(shè)備發(fā)出同步請求信息后，若收到從設(shè)備回應(yīng)的同步響應(yīng)信息，則 進入正常加解密狀態(tài)；2.5) 從設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息后，若收到主設(shè)備發(fā)來的不是同步請求信息， 則進入正常加解密狀態(tài)；3) IV1的傳輸；4) IV2的本地計算存儲，此時，主從設(shè)備均得到同步的IV，執(zhí)行加解密。 上述步驟2)中同步請求消息和同步響應(yīng)消息可以分別攜帶主從設(shè)備各自確定的IV2初值。上述步驟1.2)中，在每次通信每個密鑰，即動態(tài)密鑰的情況下，IV2的初值為一任意定值。上述步驟1.2)中，在靜態(tài)密鑰的情況下，在每次通信啟動時主從設(shè)備本地 存儲的IV2初值為一個隨機值。 上述隨機值為時鐘時間。上述步驟3)包括如下步驟3.1) 對IV1進行變換；3.2) 變換后的IV1由主從設(shè)備相互發(fā)送。上述步驟3.1 )中對IVl進行變換是在IVl初值的基礎(chǔ)上加/減上一個任意定值或通過函數(shù)的計算進行變換。上述步驟4)中IV2是根據(jù)IV1的變換溢出進行計算，在IV1初值的基礎(chǔ)上通 過計數(shù)加/減或通過函數(shù)進行計算。上述步驟4)中IV2是根據(jù)本地定時器信息進行計算，在IV2初值的基礎(chǔ)上通 過計數(shù)加/減或通過函數(shù)進行計算。本發(fā)明將傳統(tǒng)的IV分成兩個部分，利用有限的傳輸資源，僅傳輸IV的一部 分，而IV剩余的部分根據(jù)傳輸?shù)腎V部分本地計算存儲，并提出了一種由非加密 狀態(tài)切換到加密狀態(tài)時收發(fā)兩端的狀態(tài)同步方法，解決了沒有加密標(biāo)識且傳輸 部分IV的資源在非加密狀態(tài)中存在使用的情況下，加解密兩端的IV同步問題， 滿足了資源有限但安全性要求較高的應(yīng)用需求。


圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實施方式
在傳輸資源緊缺的情況下，本發(fā)明將IV分成IV1和IV2兩個部分，通常IV1 所占的字節(jié)數(shù)小于IV2所占的字節(jié)數(shù)，其中IV1被密文攜帶傳輸，接收方根據(jù)收 到的IV1本地計算得到IV2，進行正確解密。由于用于傳輸IV1的資源在非加密狀 態(tài)下用作他用，或者用于傳輸IV1的字段為非關(guān)鍵字段，這些字段不影響通信質(zhì) 量或影響的通信質(zhì)量為可接受范圍，又由于有些時候沒有固定字段可以標(biāo)識當(dāng) 前的數(shù)據(jù)幀是否為加密幀，此時，當(dāng)通信過程由明文通信切換到密文通信時， 若收發(fā)兩端進入密文通信的時間點不同步，存在先后順序，則先進入密文通信 狀態(tài)的一方就會將對方發(fā)來的明文數(shù)據(jù)當(dāng)作密文數(shù)據(jù)解密，這樣可能因狀態(tài)不 同步而造成接收方的IV2計算錯誤，從而導(dǎo)致后續(xù)的IV無法再自動同步，使得本 次密文通信失敗。為此，本發(fā)明將首先對收發(fā)兩端的狀態(tài)進行同步，而后利用IV1的傳輸，通過本 地計算IV2，實現(xiàn)收發(fā)兩端的IV同步。其具體同步方法如下-1) 初值的確定1.1) IV1的初值可為任意值；1.2) 確定IV2的初值；在每次通信每個密鑰(動態(tài)密鑰)的情況下，IV2 的初值可為一任意定值；在靜態(tài)(恒定)密鑰的情況下，滿足其安全需求，在 每次通信過程中，分組密碼所使用的IV應(yīng)不能出現(xiàn)重復(fù)，因此在每次通信啟動 時加密端本地存儲的IV2初值應(yīng)設(shè)為一個隨機值(譬如時鐘時間)；2) 收發(fā)兩端進行狀態(tài)同步2.1) 確定收發(fā)兩端的主從關(guān)系，其中一端為主設(shè)備，另一端為從設(shè)備；如 收發(fā)兩端為任意兩個通信設(shè)備，則確定其中一個通信設(shè)備為主設(shè)備，另一個設(shè) 備為從設(shè)備；2.2) 主設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，首先向從設(shè)備發(fā)送同步請求信息；2.3) 從設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，若收到主設(shè)備發(fā)來的同步請求信息，則 向主設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息；2.4) 主設(shè)備發(fā)出同步請求信息后，若收到從設(shè)備回應(yīng)的同步響應(yīng)信息，則 進入正常加解密狀態(tài)；2.5) 從設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息后，若收到主設(shè)備發(fā)來的不是同步請求信息， 則進入正常加解密狀態(tài)；3) IV1的傳輸為了能夠?qū)崿F(xiàn)通信業(yè)務(wù)丟失后IV同步的維持，則每次在發(fā)送一個或多個通 信業(yè)務(wù)消息時，將IV1變換使用，譬如可加/減上一個任意定值(如加/減l)或 通過函數(shù)的計算變換，變換后的IV1由主從設(shè)備相互發(fā)送；其中每發(fā)送多少個 通信業(yè)務(wù)消息變換一次IV1，需要根據(jù)通信業(yè)務(wù)在傳輸過程中的丟包率及通信質(zhì) 量指標(biāo)等因素權(quán)衡確定；4) IV2的本地計算存儲當(dāng)一次密文通信維持時間較長時，IV1會存在變換溢出的情況，為滿足安 全需求，此時IV2根據(jù)IV1的溢出或者根據(jù)本地定時器信息進行計算，譬如計 數(shù)加/減或通過函數(shù)的計算變換，若為計數(shù)加/減，所增加/減少的值可為任意定值，通常計數(shù)加/減1較為簡單；此時，主從設(shè)備均得到同步的IV，進行加解密。當(dāng)兩臺通信設(shè)備由明文通信切換到密文通信時，在傳輸資源有限且通信業(yè) 務(wù)傳輸存在丟包率的前提下，利用上述狀態(tài)同步協(xié)議使主設(shè)備先進入同步狀態(tài)， 而后從設(shè)備也進入到同步狀態(tài)，在密文中僅傳輸部分IV即可很好地實現(xiàn)加解密 兩端的IV同步，滿足動態(tài)、靜態(tài)(恒定)密鑰的安全需求。
權(quán)利要求
1、一種實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)初值的確定1.1)IV1的初值為任意值；1.2)確定IV2的初值；2)收發(fā)兩端進行狀態(tài)同步2.1)確定收發(fā)兩端的主從關(guān)系，其中一端為主設(shè)備，另一端為從設(shè)備；2.2)主設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，首先向從設(shè)備發(fā)送同步請求信息；2.3)從設(shè)備進入密文通信狀態(tài)后，若收到主設(shè)備發(fā)來的同步請求信息，則向主設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息；2.4)主設(shè)備發(fā)出同步請求信息后，若收到從設(shè)備回應(yīng)的同步響應(yīng)信息，則進入正常加解密狀態(tài)；2.5)從設(shè)備回應(yīng)同步響應(yīng)信息后，若收到主設(shè)備發(fā)來的不是同步請求信息，則進入正常加解密狀態(tài)；3)IV1的傳輸；4)IV2的本地計算存儲，此時，主從設(shè)備均得到同步的IV，執(zhí)行加解密。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步 方法，其特征在于所述步驟2)中同步請求消息和同步響應(yīng)消息可以分別攜帶 主從設(shè)備各自確定的IV2初值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步 方法，其特征在于所述步驟1.2)中，在每次通信每個密鑰，即動態(tài)密鑰的情 況下，IV2的初值為一任意定值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步 方法，其特征在于所述步驟1.2)中，在靜態(tài)密鑰的情況下，在每次通信啟動 時主從設(shè)備本地存儲的IV2初值為一個隨機值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法，其特征在于所述隨機值為時鐘時間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的 同步方法，其特征在于所述步驟3)包括如下歩驟3.1) 對IV1進行變換；3.2) 變換后的IV1由主從設(shè)備相互發(fā)送。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法，其特征在于所述步驟3.1)中對IV1進行變換是在IV1初值的基礎(chǔ)上加/減上一個任意定值或通過函數(shù)的計算進行變換。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步 方法，其特征在于所述步驟4)中IV2是根據(jù)IV1的變換溢出進行計算，在 IV1初值的基礎(chǔ)上通過計數(shù)加/減或通過函數(shù)進行計算。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的 同步方法，其特征在于所述步驟4)中IV2是根據(jù)本地定時器信息進行計算， 在IV2初值的基礎(chǔ)上通過計數(shù)加/減或通過函數(shù)進行計算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實用的分組密碼運行模式中初始向量IV的同步方法，該方法包括以下步驟1)初值的確定；2)收發(fā)兩端進行狀態(tài)同步；3)IV1的傳輸；4)IV2的本地計算存儲，此時，主從設(shè)備均得到同步的IV，執(zhí)行加解密。本發(fā)明解決了沒有加密標(biāo)識且傳輸部分IV的資源在非加密狀態(tài)中存在使用的情況下，加解密兩端的IV同步問題，滿足了資源有限但安全性要求較高的應(yīng)用需求。
文檔編號H04L7/00GK101330513SQ20081015014
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者葉續(xù)茂, 張變玲, 軍 曹, 偉 王, 王彥田, 鐵滿霞, 湘 顏, 黃振海 申請人:西安西電捷通無線網(wǎng)絡(luò)通信有限公司