專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)和在無線網(wǎng)絡(luò)中用于加密/解密數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)和在一種無線網(wǎng)絡(luò)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密/解碼的方法。更具體而言，背景技術(shù)下列共同擁有的申請(qǐng)?jiān)诖艘胪耆亲鳛閰⒖贾肧tanley Archer McClellan提出的與本申請(qǐng)同時(shí)提交的題為“Wireless Network and Mehtods for Communicationin a WirelessNetwork(無線網(wǎng)絡(luò)和用于在無線網(wǎng)絡(luò)中的通信方法)”序號(hào)為＿＿＿的美國專利申請(qǐng)。
這一節(jié)打算向讀者介紹與下面將要描述和/或要求專利保護(hù)的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的各個(gè)方面。該討論被認(rèn)為是有助于給讀者提供便于更好地理解本發(fā)明的各種實(shí)施例的背景信息。因此，應(yīng)當(dāng)理解為這些陳述應(yīng)該根據(jù)這個(gè)方面進(jìn)行閱讀，而不應(yīng)視為是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
諸如局域網(wǎng)(LAN)之類的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常包括兩個(gè)或者更多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者節(jié)點(diǎn)，它們連接在一起以便網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠與網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)通信并分享數(shù)據(jù)。能夠?qū)崿F(xiàn)的一類LAN技術(shù)是無線局域網(wǎng)(WLAN)，它使用高頻無線電波而不是有線來幫助節(jié)點(diǎn)間的通信。有利地，對(duì)于WLAN中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有物理電纜連接的情況下，網(wǎng)絡(luò)可以更加靈活。例如，因?yàn)闆]有物理電纜連接以包括節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)或放置，所以WLAN節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和可移植性就被簡(jiǎn)化了。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在特定節(jié)點(diǎn)站點(diǎn)的物理連線可能經(jīng)常是困難或者不實(shí)際的情況下尤其有利。
WLAN通常根據(jù)普遍認(rèn)可的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來設(shè)計(jì)以便規(guī)定例如檢錯(cuò)、數(shù)據(jù)壓縮、傳輸參數(shù)和接收參數(shù)的類型。IEEE802.11涉及由電子和電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE)開發(fā)的用于WLAN技術(shù)的一系列規(guī)范。IEEE802.11規(guī)定在WLAN中節(jié)點(diǎn)間的空中接口協(xié)議以便數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間被可靠地傳輸。
可以理解，希望在WLAN上傳輸安全的數(shù)據(jù)和信息。因?yàn)長(zhǎng)AN可能被它們結(jié)構(gòu)的物理性保護(hù)，所以LAN可能比WLAN更安全。例如，LAN的一些或者所有部分可以位于被保護(hù)使不受未經(jīng)授權(quán)的訪問的建筑物中。WLAN不需要有相同的物理約束，并且，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的所有項(xiàng)目可能不都位于一個(gè)安全設(shè)施中，所以更容易受攻擊而遭到竄改。此外，因?yàn)樵赪LAN中數(shù)據(jù)和信息經(jīng)由無線電波在空中被傳輸，因此與在LAN中的電纜上的相同傳輸相比，這種傳輸對(duì)于攔截更加敏感。
因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和協(xié)議通常提供了一個(gè)或者多個(gè)安全協(xié)議。例如包含在IEEE802.11系列中的IEEE802.11b規(guī)范為WLAN提供了一個(gè)安全協(xié)議，通常稱為有線等效保密(WEP)。WEP被設(shè)計(jì)用于WLAN以便提供與有線LAN的安全性相同水平的安全性。WEP協(xié)議的一個(gè)目的是為無線電波上加密數(shù)據(jù)提供安全性以便當(dāng)它從一個(gè)節(jié)點(diǎn)被發(fā)送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)免于遭受未授權(quán)的訪問(也就是未授權(quán)用戶的截聽和解密)。可以理解，加密通常指將數(shù)據(jù)翻譯為保密的代碼或者“密文”以防止數(shù)據(jù)被未授權(quán)觀看。為了閱讀加密的傳輸，接收節(jié)點(diǎn)通常使用密鑰將密文翻譯回到可讀的明文。不利的是，在WEP中實(shí)現(xiàn)的加密技術(shù)還不充分到足以保護(hù)數(shù)據(jù)，這可能導(dǎo)致?lián)p害在由WEP保護(hù)的WLAN中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種方法，該方法包括在無線網(wǎng)絡(luò)中的第一節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生相應(yīng)于第一主密鑰的第一入口點(diǎn)，其中，產(chǎn)生所述第一入口點(diǎn)包括產(chǎn)生作為至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組的函數(shù)的第一入口點(diǎn)；和使用所述第一主密鑰來加密一個(gè)隨后的數(shù)據(jù)分組。
本發(fā)明的實(shí)施例可以解決上面闡述的一個(gè)或多個(gè)問題。


在閱讀了下面詳細(xì)的描述和參考附圖后，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1是說明示范無線網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明示范實(shí)施例的示范無線網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一個(gè)示范實(shí)施例的示范無線網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖4是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明又一個(gè)示范實(shí)施例的示范無線網(wǎng)絡(luò)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將要描述本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)具體實(shí)施例。為了努力提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要說明，在說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，如在任何工程或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多實(shí)現(xiàn)特定的決定從而實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如服從系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，它們可以從一個(gè)實(shí)現(xiàn)變化為另一個(gè)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于受益于這個(gè)公開文本的普通技術(shù)人員來說，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜并且消耗時(shí)間的，但是仍然是設(shè)計(jì)、制造和加工的例行任務(wù)。
一般而言，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，描述了用于改進(jìn)在實(shí)現(xiàn)有線等效保密(WEP)安全協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中的空中傳輸?shù)募夹g(shù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在傳送加密數(shù)據(jù)分組期間，在加密的數(shù)據(jù)分組首部中的標(biāo)準(zhǔn)初始化向量域中不包括用于加密數(shù)據(jù)分組的對(duì)應(yīng)初始化向量。此外，初始化向量可能被構(gòu)造為可以在實(shí)現(xiàn)相應(yīng)初始化向量的加密數(shù)據(jù)分組之前被發(fā)送的其它數(shù)據(jù)分組的函數(shù)。接收節(jié)點(diǎn)可以使用先前傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組來重構(gòu)該初始化向量。因此，在沒有連同被用初始化向量加密的相應(yīng)數(shù)據(jù)分組一起接收初始化向量的情況下，接收節(jié)點(diǎn)能夠解密數(shù)據(jù)分組。相似地，利用先前數(shù)據(jù)分組的段來加密隨后的數(shù)據(jù)分組的技術(shù)也可以被用于動(dòng)態(tài)改變用于加密隨后數(shù)據(jù)分組的主密鑰18。本發(fā)明的示范實(shí)施例的更詳細(xì)的描述將在下面進(jìn)行描述。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，最開始參考圖1，包含第一節(jié)點(diǎn)12和第二節(jié)點(diǎn)14的示范網(wǎng)絡(luò)10被一般性地示出?？梢岳斫猓W(wǎng)絡(luò)10可以包括諸如無線局域網(wǎng)(WLAN)之類的無線網(wǎng)絡(luò)，也可以包括諸如節(jié)點(diǎn)12和14之類的任何數(shù)目的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)12和14包括一個(gè)或者多個(gè)處理器以及一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備，并且能夠例如通過使用高頻無線電波來無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
僅僅為了說明的目的，第一節(jié)點(diǎn)12可以被稱為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)14可以被稱為接收節(jié)點(diǎn)。然而，如前面所描述的，節(jié)點(diǎn)12和14中的每一個(gè)都能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如前面描述的，為了在無線網(wǎng)絡(luò)10中把數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)12發(fā)送到節(jié)點(diǎn)14，通常實(shí)現(xiàn)諸如無線等效保密(WEP)之類的安全協(xié)議以便加密數(shù)據(jù)?？梢岳斫?，當(dāng)前描述的WEP體系結(jié)構(gòu)通常在IEEE802類型的WLAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)，例如網(wǎng)絡(luò)10。網(wǎng)絡(luò)10可以用多個(gè)實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制方案和高效比特率的不同WEP體系結(jié)構(gòu)(例如，IEEE802.11a，IEEE802.11b，IEEE802.11g，IEEE802.11h)中的任何一個(gè)以及那些依賴于通過高層驗(yàn)證的基于端口的接入?yún)f(xié)議的體系結(jié)構(gòu)(例如，IEEE802.1x)來配置，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的。
為了從節(jié)點(diǎn)12向節(jié)點(diǎn)14發(fā)送信息，該信息通常被劃分為數(shù)據(jù)分組16。例如數(shù)據(jù)分組A-D。數(shù)據(jù)分組16中的每一個(gè)可以包括例如128比特的數(shù)據(jù)。如前面所描述的，網(wǎng)絡(luò)10有諸如WEP之類的安全協(xié)議以便在數(shù)據(jù)分組16在空中被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)14之前在發(fā)送節(jié)點(diǎn)12加密該數(shù)據(jù)分組16。因此，包含在網(wǎng)絡(luò)10中的節(jié)點(diǎn)12和14中的每一個(gè)都包含主密鑰18，在這里它也可以被稱為“共享機(jī)密(shared secret)”、“種子”或者“長(zhǎng)加密密鑰”。正如可以理解的，主密鑰18可以包含一個(gè)提供用于加密和解密數(shù)據(jù)分組16的機(jī)制的表。對(duì)于IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)，例如在安全數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)10上被發(fā)送之前，主密鑰18通常由系統(tǒng)管理員安裝在節(jié)點(diǎn)12和14的每一個(gè)中?？商鎿Q地，對(duì)于IEEE802.1x網(wǎng)絡(luò)，主密鑰18可以在驗(yàn)證會(huì)話開始時(shí)被自動(dòng)安裝。一般而言，主密鑰18使用戶能夠與具有相同主密鑰18的其它用戶交換加密數(shù)據(jù)分組16。因此，對(duì)主密鑰18的有限分配和訪問可以有利地提供更好的數(shù)據(jù)安全性。正如可以理解的，當(dāng)前描述的實(shí)現(xiàn)了相同的主密鑰18以便加密和解密數(shù)據(jù)分組16的加密技術(shù)可以被稱為“對(duì)稱加密”。
在數(shù)據(jù)發(fā)送期間，數(shù)據(jù)分組16在發(fā)送節(jié)點(diǎn)12中可以用主密鑰18被加密，如加密操作20所示。正如可以理解的，加密操作20可以包括數(shù)據(jù)壓縮。在加密操作20期間，數(shù)據(jù)分組16被轉(zhuǎn)換為加密的數(shù)據(jù)分組22。對(duì)應(yīng)各個(gè)加密的數(shù)據(jù)分組22的加密數(shù)據(jù)在這里可以被稱為“有效負(fù)載”E-H。正如可以被理解的，有效負(fù)載E-H包括加密的密文。在當(dāng)前的示范實(shí)施例中，有效負(fù)載E相應(yīng)于數(shù)據(jù)分組A，有效負(fù)載F相應(yīng)于數(shù)據(jù)分組B，有效負(fù)載G相應(yīng)于數(shù)據(jù)分組C，以及有效負(fù)載H相應(yīng)于數(shù)據(jù)分組D。每個(gè)加密的數(shù)據(jù)分組22也可以包括首部24，該首部包括一個(gè)或者多個(gè)比特的、沒有加密的(明文)信息，例如分組目的地、分組大小和加密信息等。
在很多標(biāo)準(zhǔn)WEP實(shí)現(xiàn)中，在加密操作20期間，初始化向量a-c可以被嵌入到數(shù)據(jù)分組16中每一個(gè)的首部24中。因此，加密的數(shù)據(jù)分組22中的每一個(gè)可以包括相應(yīng)的初始化向量a-c。初始化向量a-c是非保密的、明文的、二進(jìn)制向量，被初始化輸入算法用來對(duì)數(shù)據(jù)分組16進(jìn)行加密。也就是說，對(duì)于特定的數(shù)據(jù)分組16，例如數(shù)據(jù)分組A，相應(yīng)的初始化向量“a”可以與主密鑰18一道被實(shí)現(xiàn)以便建立特定的密鑰序列來加密數(shù)據(jù)分組A，正如下面進(jìn)一步描述的。對(duì)于IEEE802.11和IEEE802.1x實(shí)現(xiàn)，每個(gè)初始化向量a-c典型地包括24個(gè)比特。一般而言，初始化向量a-c被用作“種子值”以便在加密操作20期間從主密鑰18中提出(render)特定加密密鑰。如下面將要描述的，用于每個(gè)數(shù)據(jù)分組16的初始化向量a-c可以被隨機(jī)或者確定性地選擇。
每個(gè)分組的初始化向量a-c和主密鑰18一道可以被接收節(jié)點(diǎn)14用來重構(gòu)用于加密數(shù)據(jù)分組16的特定密鑰序列。一旦特定密鑰序列可獲得時(shí)，加密的數(shù)據(jù)分組22就可以被成功地解密。用于為特定數(shù)據(jù)分組16導(dǎo)出特定加密密鑰序列的初始化向量在相應(yīng)加密數(shù)據(jù)分組22的首部24中以沒有加密的形式被發(fā)送。
當(dāng)加密的數(shù)據(jù)分組22在接收節(jié)點(diǎn)14中被接收時(shí)，加密的數(shù)據(jù)分組22可以通過對(duì)每個(gè)加密的數(shù)據(jù)分組22一道實(shí)現(xiàn)主密鑰18和相應(yīng)的初始化向量a-c來得以解密。解密操作用參考數(shù)字26泛指。正如可以理解的，解密操作26可以包括數(shù)據(jù)解壓縮。在解密操作26期間，在接收節(jié)點(diǎn)14中初始化向量a-c和主密鑰18一起被實(shí)現(xiàn)以便重新構(gòu)造在加密操作20期間用于加密相應(yīng)數(shù)據(jù)分組16的特定密鑰系列。如前面所描述的，通過實(shí)現(xiàn)用于加密數(shù)據(jù)分組16的特定密鑰序列，加密的數(shù)據(jù)分組22可以被解密。解密操作26產(chǎn)生解密的數(shù)據(jù)分組28。正如可以理解的，解密的數(shù)據(jù)分組28相應(yīng)于原始發(fā)送的數(shù)據(jù)分組16。因此，數(shù)據(jù)分組A-D(數(shù)據(jù)分組16)中的每一個(gè)有相應(yīng)的解密的數(shù)據(jù)分組I-L(解密的數(shù)據(jù)分組28)。
正如可以理解的，可以有和主密鑰18一起被實(shí)現(xiàn)的離散(因此是有限的)數(shù)目的初始化向量a-c，用于加密(和解密)數(shù)據(jù)分組16。例如對(duì)于包括24個(gè)比特的初始化向量，有224或者大約16.8兆個(gè)的、可能的唯一組合。在示范技術(shù)中，初始化向量a-c可以從初始化向量a-c列表中被遞增地選擇。相應(yīng)于第一加密的數(shù)據(jù)分組22的第一初始化向量a-c的賦值可以被隨機(jī)賦值或者根據(jù)預(yù)先設(shè)定值賦值。實(shí)現(xiàn)用來對(duì)隨后的數(shù)據(jù)分組16進(jìn)行加密的每個(gè)初始化向量a-c可以從初始化向量a-c的列表中遞增地賦值，例如，如圖1所示的。對(duì)于當(dāng)前的示范性描述，加密的數(shù)據(jù)分組E有初始化向量“a”、加密的數(shù)據(jù)分組F有初始化向量“b”、加密的數(shù)據(jù)分組G有初始化向量“c”。也就是說，初始化向量“a”和主密鑰18一道被實(shí)現(xiàn)以便加密數(shù)據(jù)分組A，從而產(chǎn)生加密的數(shù)據(jù)分組E，依此類推。
因?yàn)榭色@得的初始化向量a-c的數(shù)目有限，所以在很多加密的數(shù)據(jù)分組22被發(fā)送之后，初始化向量a-c最終可能被重復(fù)使用。例如，為了加密數(shù)據(jù)分組D，初始化向量“a”可能被實(shí)現(xiàn)。初始化向量“a”可以和主密鑰18一起被使用來加密數(shù)據(jù)分組D從而產(chǎn)生加密的有效負(fù)載H。然而，如前面所描述的，相同的初始化向量“a”也曾被實(shí)現(xiàn)來加密數(shù)據(jù)分組A從而產(chǎn)生加密的有效負(fù)載E。因此，實(shí)現(xiàn)用來加密數(shù)據(jù)分組A的相同密鑰序列被用于加密數(shù)據(jù)分組D。一旦主密鑰18和初始化向量“a”被知道，例如在接收到加密的有效負(fù)載E之后，加密的有效負(fù)載H可以被解密。
在相應(yīng)的加密的數(shù)據(jù)分組22的未加密首部24中傳送初始化向量a-c可能不利地降低網(wǎng)絡(luò)10中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，其中向量a-c包括用于對(duì)相應(yīng)于向量a-c的加密數(shù)據(jù)分組22進(jìn)行解密的機(jī)制的一部分。一旦足夠的初始化向量a-c在網(wǎng)絡(luò)10中的無線節(jié)點(diǎn)12和14之間被傳送，接收方(包括非期望的的接收方)最終可能可以從初始化向量a-c重新構(gòu)造主密鑰18。正如可以理解的，這個(gè)情景最終可能導(dǎo)致用戶有能力解密所有隨后的加密的數(shù)據(jù)分組22，因?yàn)橛脩?包括非期望的的接收方)現(xiàn)在有重新構(gòu)造的主密鑰18，正如下面所描述的。
當(dāng)相同的主密鑰18和相同的初始化向量a-c被用于加密不同的數(shù)據(jù)分組16時(shí)，對(duì)基于WEP的網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)絡(luò)10)中的加密數(shù)據(jù)分組22的未授權(quán)訪問的似然率增高了。WEP加密機(jī)制通常包括特定加密密鑰和數(shù)據(jù)的二進(jìn)制值之間的異或操作(XOR)，這產(chǎn)生了二進(jìn)制輸出值。在這個(gè)方程中有3個(gè)變量(1)初始化向量a-c；(2)未加密的數(shù)據(jù)分組16；和(3)加密的有效負(fù)載E-H。結(jié)果，當(dāng)初始化向量a-c被重用時(shí)，非期望的接收方可能有3個(gè)變量中的兩個(gè)(也就是，明文初始化向量a-c和加密的有效負(fù)載E-H)，并可能部分地基于基于下面因素中的一個(gè)或者多個(gè)推論出第三個(gè)的大部分(也就是未加密的數(shù)據(jù)分組16)(1)非期望的接收方對(duì)公共因特網(wǎng)協(xié)議(“IP”)分組結(jié)構(gòu)的知識(shí)，例如首部信息；(2)諸如web地址、域名查詢等等之類的公共有效負(fù)載信息的部分或者全部知識(shí)；和(3)“激勵(lì)的”響應(yīng)分組，例如當(dāng)非期望的接收方的計(jì)算機(jī)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)查詢一個(gè)帶負(fù)載的問題(例如“你是誰？”或者“你的IP號(hào)是多少？”)。每次當(dāng)對(duì)于特定的重用初始化向量a-c，所有的3個(gè)變量被獲知時(shí)，主密鑰18的一部分被泄漏給非期望的接收方。換句話說，在圖1的實(shí)施例中，當(dāng)初始化向量a-c在加密過程20中被重用以便加密后繼數(shù)據(jù)分組16時(shí)，非期望的用戶可以立即對(duì)加密的有效負(fù)載E-H解密。一旦對(duì)于初始化向量，關(guān)于主密鑰18的足夠信息被泄漏時(shí)，對(duì)于其它可能的初始化向量a-c，該過程可以被重復(fù)以便一部分一部分地構(gòu)建主密鑰18。因此，非期望的接收方可以構(gòu)建一張可能的初始化向量a-c的“表”并以并行的方式而不是以順序的方式來執(zhí)行這個(gè)過程。相似地，存在根據(jù)遞歸算法而不是根據(jù)基于表的攻擊來順序地泄漏主密鑰的小段的其它方案，但是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸來說，產(chǎn)生的損害潛能(compromise potential)是相同的，這些是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的。
通過在明文首部24中嵌入用于加密相應(yīng)的加密數(shù)據(jù)分組22的初始化向量a-c來在初始化向量a-c和加密的數(shù)據(jù)分組22之間建立顯而易見的關(guān)聯(lián)可能是不利的。如上面所描述的，在相同的主密鑰18和相同的初始化向量a-c一起被用來加密不同的數(shù)據(jù)分組16的時(shí)候，這個(gè)缺點(diǎn)就變得更加明顯。多數(shù)IEEE802.11b類型的WLAN在所有的客戶節(jié)點(diǎn)之間使用靜態(tài)主密鑰18。由于不斷增加的傳輸速率和初始化向量a-c相對(duì)較短的域(例如24個(gè)比特)，加密的數(shù)據(jù)分組22在一個(gè)短時(shí)間段上可能被損害(也就是，被截聽空中通信的未授權(quán)用戶解密)的似然性可能不利地增加。例如，對(duì)于給定的主密鑰18，在大約11Mbps的傳輸速率上操作的IEEE802.11b類型網(wǎng)絡(luò)可能在少于5秒的時(shí)間內(nèi)重用初始化向量a-c。
對(duì)于基于IEEE802.1x的網(wǎng)絡(luò)，上面描述的缺點(diǎn)可能較為不明顯，但是也可能導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)10中不可靠的數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)現(xiàn)IEEE802.1x協(xié)議的WLAN網(wǎng)絡(luò)被配置為控制WLAN安全性的幾個(gè)方面，包括空中加密等。例如，對(duì)所有的節(jié)點(diǎn)，替代具有公共的、預(yù)先配置的主密鑰(例如在圖1的節(jié)點(diǎn)12和14中實(shí)現(xiàn)的主密鑰18等)，IEEE802.1x網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)會(huì)話的開始(或重驗(yàn)證)時(shí)“動(dòng)態(tài)地”安裝主密鑰18。作為結(jié)果，在IEEE802.1x網(wǎng)絡(luò)上任何時(shí)間使用的主密鑰18可能對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是唯一的。因此，使用從相同初始化向量a-c產(chǎn)生的密鑰加密的不同數(shù)據(jù)分組16只能由網(wǎng)絡(luò)10中單個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生而不是由網(wǎng)絡(luò)10中所有的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。這可能把攻擊者偷聽(也就是，未授權(quán)用戶的截聽和解密)會(huì)危及到的(compromisable)加密數(shù)據(jù)分組22的似然性減小一個(gè)因數(shù)，該因數(shù)與網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)1維護(hù)著的唯一主密鑰18的數(shù)目相關(guān)。
然而，即使用動(dòng)態(tài)的WEP，主密鑰18在會(huì)話持續(xù)期間基本上也是靜態(tài)的(或者直到強(qiáng)制進(jìn)行重新驗(yàn)證為止)。如果使用快速的空中數(shù)據(jù)速率，初始化向量a-c在相同會(huì)話中重用的似然性可能再次成為問題。例如，對(duì)于實(shí)現(xiàn)IEEE802.1x協(xié)議并且具有大約54Mbps的空中傳輸速率和至少五個(gè)節(jié)點(diǎn)或者用戶的網(wǎng)絡(luò)10，每個(gè)實(shí)現(xiàn)不同主密鑰18的節(jié)點(diǎn)可以產(chǎn)生加密的數(shù)據(jù)分組22和侵入在11Mbps IEEE802-11b網(wǎng)絡(luò)(上面描述的)中共享公共主密鑰18的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)大概相同的速率上重用的初始化向量a-c。因此，與上面描述的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)相似，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)主密鑰18的網(wǎng)絡(luò)10也可能導(dǎo)致對(duì)加密數(shù)據(jù)分組22的未授權(quán)訪問。
用于在WLAN網(wǎng)絡(luò)中提高數(shù)據(jù)傳輸安全性的另一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)初始化向量a-c的隨機(jī)化。也就是說，不是遞增地賦值初始化向量a-c(這里，先“a”，然后“b”，再“c”等等，如上面所描述的)，初始化向量a-c是被隨機(jī)賦值的，使它們不怎么可以預(yù)測(cè)。然而，當(dāng)與使用遞增之類的公共初始條件以確定性模式選擇的初始化向量a-c的應(yīng)用相比較時(shí)，隨機(jī)選擇的初始化向量a-c僅僅可能減少初始化向量重用的似然性。因此，雖然當(dāng)與遞增的賦值相比時(shí)，初始化向量a-c的隨機(jī)化可以提供更安全的數(shù)據(jù)傳輸，但是通過截聽較大的數(shù)據(jù)集(也就是，更多的加密數(shù)據(jù)分組22和相應(yīng)的初始化向量a-c)，未授權(quán)用戶可以重新創(chuàng)建主密鑰18。如前面所描述的，主密鑰18然后可以被用于對(duì)隨后加密的數(shù)據(jù)分組22進(jìn)行解密。
因此，在具有IEEE802.11類型結(jié)構(gòu)的WLAN中WEP加密技術(shù)、在每個(gè)相應(yīng)的加密的數(shù)據(jù)分組22的首部24中的24比特初始化向量a-c的明文傳輸，可以被用于逐步地泄漏關(guān)于主密鑰18的信息。一旦主密鑰18被獲知，隨后的加密的數(shù)據(jù)分組22就可以使用重新創(chuàng)建的主密鑰18和隨后加密的數(shù)據(jù)分組22的首部24中包含的未加密的初始化向量a-c來解密。無論初始化向量a-c是以隨機(jī)方式還是以確定方式選擇的，作為加密的數(shù)據(jù)分組22一部分的明文初始化向量a-c的傳輸還是可以破壞在WLAN中正發(fā)送著的數(shù)據(jù)的安全性。另外，隨著WLAN空中速度的增加，每個(gè)會(huì)話主密鑰18的使用(例如IEEE802.1x協(xié)議)可以變得和未授權(quán)解密一樣易受攻擊。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為主密鑰(靜態(tài)或者動(dòng)態(tài))消除或者減少初始化向量的重用可以有利地為IEEE802.11和IEEE802.1x類型無線網(wǎng)絡(luò)提高空中加密的安全性。進(jìn)一步，去除用于加密特定數(shù)據(jù)分組的初始化向量的傳輸和加密的數(shù)據(jù)分組的傳輸之間的關(guān)聯(lián)也可以提高無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。再進(jìn)一步，消除用于加密一個(gè)特定數(shù)據(jù)分組的未加密的初始化向量可以進(jìn)一步提高在數(shù)據(jù)傳輸期間的安全性。
現(xiàn)在參考圖2，該示了描述本發(fā)明示范實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)30的方框圖。為了簡(jiǎn)化起見，使用相同的參考數(shù)字來描述前面參考圖1描述的元件。如前面參考圖1所描述的，網(wǎng)絡(luò)30包括節(jié)點(diǎn)12和14。為了從節(jié)點(diǎn)12向節(jié)點(diǎn)14傳輸數(shù)據(jù)分組16，數(shù)據(jù)分組16使用主密鑰18來加密(加密操作20)。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例，用于為特定數(shù)據(jù)分組A-D導(dǎo)出特定加密序列的初始化向量(沒有示出)通過使用來自于一個(gè)或者多個(gè)先前數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)的某個(gè)函數(shù)來建立，如下面將要進(jìn)一步描述的。因?yàn)楫?dāng)前示范實(shí)施例的初始化向量作為來自于發(fā)送節(jié)點(diǎn)12的數(shù)據(jù)流的函數(shù)被建立，所以用于加密一個(gè)特定數(shù)據(jù)分組A-D的初始化向量不必與相應(yīng)的加密的有效負(fù)載E-H一起傳送以便于在接收節(jié)點(diǎn)14解密。反之，在先前發(fā)送的、包含用于建立特定初始化向量的數(shù)據(jù)段的加密數(shù)據(jù)分組22被解密之后，用于加密特定的加密有效負(fù)載E-H的初始化向量可以由接收節(jié)點(diǎn)14制作或者重構(gòu)。因此，加密的數(shù)據(jù)分組2 2的首部24不包括用于加密相應(yīng)有效負(fù)載E-H的初始化向量。在當(dāng)前的示范實(shí)施例中，由傳統(tǒng)WEP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)來為相應(yīng)加密的數(shù)據(jù)分組22發(fā)送初始化向量的域可以保持為空。
當(dāng)前的用于建立初始化向量的示范技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例是使用來自于一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)分組A-D的段來形成初始化向量。例如，對(duì)于數(shù)據(jù)分組A，可以采樣來自于三個(gè)在前的數(shù)據(jù)分組(沒有示出)中每一個(gè)的數(shù)據(jù)的第一字節(jié)。來自于在前的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)段可以被并置從而形成用于加密數(shù)據(jù)分組A的24比特初始化向量。根據(jù)本實(shí)施例，初始化向量可以通過組合來自于連續(xù)數(shù)據(jù)分組的字節(jié)來被構(gòu)造。
可替換地，可以對(duì)采樣的段進(jìn)行卷積，以致通過從一個(gè)或者多個(gè)在前的數(shù)據(jù)分組采樣數(shù)據(jù)，然后通過使用狀態(tài)機(jī)或者卷積碼對(duì)比特進(jìn)行卷積，來建立初始化向量。也就是說，比特可以被從來自幾個(gè)數(shù)據(jù)分組中的幾個(gè)字節(jié)采樣出來，并且這些比特可以被混合或者被卷積，以便比特的順序被改變。如可以理解的，狀態(tài)機(jī)或者卷積碼可以實(shí)現(xiàn)被采樣的比特以便產(chǎn)生編碼的串。通過示例的方式，比特可以被采樣并且連續(xù)的比特可以是通過與非門NAND(例如)來加以組合，因此輸出包括編碼的串。卷積技術(shù)可以提供復(fù)雜的初始化向量選擇方案，從而進(jìn)一步混淆初始化向量。此外，通過使用狀態(tài)機(jī)或者卷積碼來產(chǎn)生初始化向量，組成被采樣的段的比特?cái)?shù)目可以包括少于在初始化向量中實(shí)現(xiàn)的比特?cái)?shù)目(在這里是24)。如可以理解的，卷積碼或者狀態(tài)機(jī)可以被實(shí)現(xiàn)以便制造任何剩下的比特以便填充初始化向量。
如可以理解的，混淆初始化向量使對(duì)加密的數(shù)據(jù)分組22的未授權(quán)訪問更加困難。通過實(shí)現(xiàn)當(dāng)前示范技術(shù)中的一種，用于特定數(shù)據(jù)分組A-D的初始化向量在一個(gè)或者多個(gè)加密的分組22的有效負(fù)載E-H中被發(fā)送，所述的加密分組22在使用相應(yīng)的初始化向量被加密的特定數(shù)據(jù)分組A-D之前被發(fā)送。因此，在發(fā)送節(jié)點(diǎn)12進(jìn)行的初始化向量的合成過程和在接收節(jié)點(diǎn)14進(jìn)行的復(fù)原過程可能有利地是復(fù)雜的。對(duì)于實(shí)現(xiàn)基于表的攻擊以便成功訪問加密的數(shù)據(jù)分組22的未授權(quán)用戶，未授權(quán)用戶在不知道初始化向量的情況下同時(shí)還不得到不要成功地解密幾個(gè)分組。這需要未授權(quán)用戶的相當(dāng)多的計(jì)算能力以及分組序列的積累和相關(guān)而不是如使用傳統(tǒng)技術(shù)那樣指示識(shí)別會(huì)危及到的事件。
為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的示范混淆技術(shù)，“斜上(ramping up)”階段可以被實(shí)現(xiàn)以便同步參與節(jié)點(diǎn)?！靶鄙稀彪A段是指在接收節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備根據(jù)當(dāng)前混淆技術(shù)接收數(shù)據(jù)分組之前的時(shí)間段。對(duì)于“斜上”成功解密的分組的接收節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器，有多個(gè)方案可以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)斜上的一個(gè)方案，多個(gè)分組和相應(yīng)的初始化向量一起被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)，正如在傳統(tǒng)WEP網(wǎng)絡(luò)中一樣。一旦接收節(jié)點(diǎn)具有解密的數(shù)據(jù)的足夠的高速緩存，在隨后的傳輸中，位于首部中的初始化向量域可以被保持為空。這個(gè)示范技術(shù)將參考圖3進(jìn)行描述。
用于在無線網(wǎng)絡(luò)30上傳輸數(shù)據(jù)(包括斜上階段)的當(dāng)前技術(shù)的一個(gè)示范實(shí)施例可以參考圖3進(jìn)一步地說明。如可以理解的，為了說明的目的，當(dāng)前實(shí)施例被簡(jiǎn)化。在當(dāng)前的示范實(shí)施例中，包括數(shù)據(jù)分組A-D的數(shù)據(jù)流從發(fā)送節(jié)點(diǎn)12被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)14。初始化向量“a”被實(shí)現(xiàn)以便加密數(shù)據(jù)分組A；初始化向量“b”被用于加密數(shù)據(jù)分組B；初始化向量“c”被用于加密數(shù)據(jù)分組C。初始化向量a-c可以通過上面所描述的任何傳統(tǒng)技術(shù)來賦值。因此，數(shù)據(jù)分組A-C使用初始化向量a-c來加密，并且所得到的加密有效負(fù)載E-G被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)14。加密的有效負(fù)載E-G中的每一個(gè)和嵌入到首部24中的相應(yīng)初始化節(jié)點(diǎn)a-c一起被發(fā)送。加密的有效負(fù)載E-G一起和它們相應(yīng)的嵌入到首部24中的初始化向量的傳輸包括“斜上”階段。一旦有效負(fù)載E-G在節(jié)點(diǎn)14被接收到，它們可以使用主密鑰18和用于每個(gè)相應(yīng)加密的有效負(fù)載E-G的相應(yīng)初始化向量a-c來解密。因此，解密的數(shù)據(jù)分組I-K可以通過傳統(tǒng)技術(shù)來解密。
然而，在多個(gè)數(shù)據(jù)分組16通過傳統(tǒng)技術(shù)被發(fā)送、接收和解密之后，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的示范實(shí)施例。在當(dāng)前的示范實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)分組A-C被加密之前，來自于每個(gè)數(shù)據(jù)分組A-C的數(shù)據(jù)的第一字節(jié)可以由節(jié)點(diǎn)12中的處理器(沒有示出)來采樣。來自于數(shù)據(jù)分組A-C的三個(gè)字節(jié)中的每一個(gè)可以被并置以便形成數(shù)據(jù)分組D的初始化向量。數(shù)據(jù)分組D可以使用并置的初始化向量來加密以便產(chǎn)生有效負(fù)載H。因?yàn)樵诎l(fā)送數(shù)據(jù)分組D之前加密了數(shù)據(jù)分組A-C并將它發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)14，接收節(jié)點(diǎn)14具有重新構(gòu)造用于加密數(shù)據(jù)分組D的初始化向量所需的信息。因此，有效負(fù)載H可以在沒有嵌入用于加密相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組D的初始化向量的情況下被發(fā)送。一旦接收節(jié)點(diǎn)14解密了有效負(fù)載E-G，接收節(jié)點(diǎn)14中的處理器(沒有示出)可以重構(gòu)相應(yīng)于加密的有效負(fù)載H的初始化向量并用它來解密加密的有效負(fù)載H。相似地，在斜上階段(這里，傳統(tǒng)地加密的數(shù)據(jù)分組E-G的傳輸)之后，所有后繼數(shù)據(jù)分組可以如參考數(shù)據(jù)分組D所描述的一樣被加密和發(fā)送，其中相應(yīng)的初始化向量是隨后數(shù)據(jù)分組的函數(shù)并且不是在相應(yīng)數(shù)據(jù)分組的首部中發(fā)送。
此外，當(dāng)前技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“假目標(biāo)(decoy)”初始化向量來代替略去的初始化向量。如果知道當(dāng)前IEEE802.11和IEEE802.1x類型網(wǎng)絡(luò)被定義為將初始化向量嵌入到相應(yīng)數(shù)據(jù)分組的首部中，假目標(biāo)初始化向量可以被嵌入到加密的數(shù)據(jù)分組的首部中的標(biāo)準(zhǔn)域中，該標(biāo)準(zhǔn)域在準(zhǔn)協(xié)議是為傳輸初始化向量而實(shí)現(xiàn)的。因此，不是讓首部欄中的標(biāo)準(zhǔn)域?yàn)榭?，而是可以把假目?biāo)初始化向量插入以便進(jìn)一步阻止任何未授權(quán)訪問的企圖。
有利地，這里所描述的示范實(shí)施例與IEEE802.11以及IEEE802.1x類型網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有成幀定義(也就是，不使用當(dāng)前定義的空中比特域而是重新定義)是相兼容的。結(jié)果，當(dāng)前技術(shù)與客戶端網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)和網(wǎng)絡(luò)端接入點(diǎn)(AP)都是向后兼容的。此外，每當(dāng)NIC和AP都支持該技術(shù)，當(dāng)前技術(shù)都可以被選擇性地和被動(dòng)地啟動(dòng)。
使用先前數(shù)據(jù)分組的段來加密后繼數(shù)據(jù)分組的技術(shù)也可以被用于動(dòng)態(tài)改變用于加密后繼數(shù)據(jù)分組的主密鑰18。如參考圖2和圖3所描述的，不是使用來自于一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)段來為后繼數(shù)據(jù)分組定義和混淆初始化向量，或者除了使用上述之外，該數(shù)據(jù)段可以被用于定義對(duì)多個(gè)主密鑰18中一個(gè)的選擇，可以用于加密數(shù)據(jù)分組，如下面將要進(jìn)一步描述的。有利地，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)分組，當(dāng)前描述的技術(shù)允許IEEE802.11和IEEE802.1x類型的WEP主密鑰18以可配置的方式動(dòng)態(tài)地改變。如下面參考圖4更詳細(xì)地描述的，當(dāng)前描述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)來自于先前發(fā)送的數(shù)據(jù)分組中一個(gè)或者多個(gè)的數(shù)據(jù)段以便選擇特定主密鑰，該密鑰用于加密隨后的數(shù)據(jù)分組。因?yàn)橹髅荑€可以作為數(shù)據(jù)流的函數(shù)被選擇，用于加密特定分組的主密鑰可以以每個(gè)分組為基礎(chǔ)被動(dòng)態(tài)和不可預(yù)知地改變?？梢岳斫?，主密鑰隨機(jī)的重用密鑰(re-keying)(也就是從一組主密鑰中選擇一個(gè)主密鑰)可以有利地減少非期望的接收者可能能夠?qū)芈牭臄?shù)據(jù)分組進(jìn)行解密的似然性。
參考圖4，描述了上述隨機(jī)密鑰重用技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)32被圖示出來。為了簡(jiǎn)化起見，使用相同的附圖標(biāo)記來描述前面參考圖1-3所描述的元件。因此，網(wǎng)絡(luò)32包括節(jié)點(diǎn)12和14。為了從節(jié)點(diǎn)12向節(jié)點(diǎn)14發(fā)送數(shù)據(jù)分組16，數(shù)據(jù)分組16被加密以便產(chǎn)生相應(yīng)的加密數(shù)據(jù)分組22，如加密操作20所說明的。然而，和在每個(gè)節(jié)點(diǎn)12和14的上僅僅包括單一的主密鑰18(無論靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)，每個(gè)會(huì)話)的先前描述的網(wǎng)絡(luò)(圖1-3)不同，網(wǎng)絡(luò)32包括多個(gè)主密鑰18A-18D。該多個(gè)主密鑰18A-18D可以被總稱為主密鑰18A-18D的星座34。因此，星座34指在諸如節(jié)點(diǎn)12和節(jié)點(diǎn)14之類的節(jié)點(diǎn)中所有可獲得的主密鑰18A-18D的集合。
如先前參考主密鑰18所描述的，星座34的主密鑰18A-18D中的每一個(gè)可以包括一個(gè)表，該表提供用于加密和解密數(shù)據(jù)分組16的機(jī)制。對(duì)于IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)，主密鑰18A-18D的星座34通常由系統(tǒng)管理員安裝在每個(gè)節(jié)點(diǎn)12和節(jié)點(diǎn)14中，例如在安全的數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)32上發(fā)送之前加以安裝?？商鎿Q地，對(duì)于IEEE802.1x網(wǎng)絡(luò)，主密鑰18A-18D的星座34在驗(yàn)證過的會(huì)話的開始時(shí)或者在重新驗(yàn)證會(huì)話時(shí)被自動(dòng)安裝。主密鑰18A-18D的星座34可以被加索引以便特定的主密鑰18A-18D可以參考相應(yīng)的索引入口點(diǎn)被實(shí)現(xiàn)，如下面將要進(jìn)一步描述的。
在加密操作20期間(以及再次在解密操作26期間)，主密鑰18A-18D被實(shí)現(xiàn)以便易于安全數(shù)據(jù)的傳輸。因?yàn)橛卸鄠€(gè)主密鑰18A-18D，特定主密鑰可以被選擇用于加密特定數(shù)據(jù)分組。為了說明的目的，例如，主密鑰18A可以被選擇用于加密數(shù)據(jù)分組A，主密鑰18B可以被選擇用于加密數(shù)據(jù)分組B，主密鑰18C可以被選擇用于加密數(shù)據(jù)分組C，以及主密鑰18D可以被選擇用于加密數(shù)據(jù)分組D。如前所述，與特定數(shù)據(jù)分組A-D的加密相關(guān)聯(lián)的每個(gè)加密操作20包括選擇一個(gè)相關(guān)聯(lián)的初始化向量，該向量被用作種子值以便從相應(yīng)的主密鑰18A-18D提出特定加密密鑰。
在當(dāng)前的示范實(shí)施例中，對(duì)用于加密特定數(shù)據(jù)分組A-D的特定主密鑰18A-18D的選擇可以被選作先前發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的函數(shù)。換句話說，來自于一個(gè)或者多個(gè)后繼數(shù)據(jù)分組16的一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)段可以被實(shí)現(xiàn)以便導(dǎo)出相應(yīng)于主密鑰18A-18D中一個(gè)特定主密鑰的索引的入口點(diǎn)，如下面將要進(jìn)一步描述的。如這里所用的，“入口點(diǎn)”在星座34中是指相應(yīng)于主密鑰18A-18D中的一個(gè)特定的主密鑰在索引中的唯一位置或者地址。因?yàn)樘囟ㄖ髅荑€18A-18D被實(shí)現(xiàn)以便在發(fā)送節(jié)點(diǎn)12加密特定數(shù)據(jù)分組A-D，接收節(jié)點(diǎn)14可能被提供入口點(diǎn)信息以便選擇用于加密數(shù)據(jù)分組A-D的特定主密鑰18A-18D從而解密加密的數(shù)據(jù)分組22。如參考圖2和3所描述的，初始化向量a-c的選擇可以基于來自于一個(gè)或者多個(gè)先前發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)段。相似地，特定主密鑰18A-18D的選擇可以取決于來自先前發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)。因此，在圖4所示的示范實(shí)施例中，取代使用數(shù)據(jù)段來形成初始化向量a-c或者除了使用上述之外，該數(shù)據(jù)段可以被用來形成星座34中相應(yīng)于主密鑰18A-18D中的特定一個(gè)的入口點(diǎn)。
如前面所述，如同使用混淆初始化向量a-c一樣，索引入口點(diǎn)操作的表征可以由狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制來控制(例如，卷積碼)并可以被制成任意復(fù)雜。為了說明的目的，在當(dāng)前的示范實(shí)施例有四個(gè)主密鑰18A-18D。主密鑰18A-18D中的每一個(gè)都分別有相應(yīng)的入口點(diǎn)“00”、“01”、”10”和“11”。在一個(gè)實(shí)施例中，四個(gè)未加密數(shù)據(jù)分組16的第一比特可以被采樣和求和?；诓蓸拥暮停梢垣@得相應(yīng)于星座34入口點(diǎn)中一個(gè)的二進(jìn)制數(shù)(和因此可獲得主密鑰18A-18D中的特定一個(gè))。然后，相應(yīng)于入口點(diǎn)的主密鑰18A-18D被用于加密將要發(fā)送的下一個(gè)數(shù)據(jù)分組16，所述的入口點(diǎn)從四個(gè)后繼未加密的數(shù)據(jù)分組16的第一比特的求和中獲得。一旦接收節(jié)點(diǎn)14接收到包含用于產(chǎn)生入口點(diǎn)的比特的數(shù)據(jù)分組，并因此選擇主密鑰18A-18D來加密后繼數(shù)據(jù)分組，接收節(jié)點(diǎn)14就可以使用來自于前面數(shù)據(jù)分組的信息來確定用于加密后繼數(shù)據(jù)分組的特定主密鑰18A-18D，并且后繼數(shù)據(jù)分組通過使用相同的主密鑰18A-18D可以被成功地解密。
如可以理解的，可以使用更復(fù)雜的方案以便來自于在前的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)比特被實(shí)現(xiàn)從而驅(qū)動(dòng)卷積碼或者一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)來產(chǎn)生作為代碼輸出或者狀態(tài)的函數(shù)的入口點(diǎn)。例如，卷積碼可以通過諸如NAND門之類的邏輯門來組合所選擇的比特，從而例如導(dǎo)出入口點(diǎn)。通過實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)和/或卷積碼，入口點(diǎn)選擇可以更復(fù)雜并且因此難以由非期望的的接收方導(dǎo)出。無論如何，用于加密數(shù)據(jù)分組16的比特域的配置以及數(shù)據(jù)操作的表征(例如卷積碼發(fā)生器)可以通過使用小的基于標(biāo)準(zhǔn)的、WLAN幀重定義在會(huì)話的開始被動(dòng)態(tài)地交換，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的。
如同混淆技術(shù)一樣，斜上階段可以在隨機(jī)密鑰重用技術(shù)中實(shí)現(xiàn)以便同步參與節(jié)點(diǎn)。在這里，斜上階段指在接收節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備根據(jù)當(dāng)前的隨機(jī)密鑰重用技術(shù)接收數(shù)據(jù)分組之前的時(shí)間段和/或發(fā)送的分組數(shù)目。如前面描述的，有很多可以實(shí)現(xiàn)用于斜上接收節(jié)點(diǎn)的、成功解密分組的存儲(chǔ)器的方案。根據(jù)一個(gè)斜上方案，使用一個(gè)初始的主密鑰來加密多個(gè)分組，如在傳統(tǒng)WEP網(wǎng)絡(luò)中一樣。分組被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)并使用相同的初始主密鑰來解密。一旦接收節(jié)點(diǎn)有解密的數(shù)據(jù)的足夠的高速緩存，接收節(jié)點(diǎn)就可以使用在數(shù)據(jù)分組中接收的解密的數(shù)據(jù)來成功地確定哪些主密鑰被用于加密使用先前描述的隨機(jī)密鑰重用技術(shù)加密的隨后數(shù)據(jù)分組。如可以理解的，隨機(jī)密鑰重用的斜上階段可以根據(jù)參考圖3描述的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
雖然參考圖2和圖3描述的初始化向量混淆技術(shù)和參考圖4描述的隨機(jī)密鑰重用技術(shù)可以獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，但是這兩個(gè)技術(shù)也可以相互結(jié)合實(shí)現(xiàn)以便為無線傳輸提供更高的安全性。在一個(gè)示范實(shí)施例中，使用相同或者不同的組合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)相同的數(shù)據(jù)段以便產(chǎn)生初始化向量和入口點(diǎn)來加密隨后的數(shù)據(jù)分組?？商鎿Q地，來自于相同或者不同數(shù)據(jù)分組的不同數(shù)據(jù)段可以被用于產(chǎn)生初始化向量和入口點(diǎn)。如可以理解的，圖4的示范實(shí)施例說明了具有如圖2所示的混淆初始化向量的加密的數(shù)據(jù)分組22(也就是，不包括相應(yīng)的初始化向量的首部24)。如可以理解的，先前描述的技術(shù)中的每一個(gè)都和IEEE802.11和802.11x WEP標(biāo)準(zhǔn)相兼容并且可以在支持這種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上作為可選、被動(dòng)的“高安全模式”被實(shí)現(xiàn)。
雖然本發(fā)明可能易受各種修改和可替換形式的影響，但是特定實(shí)施例通過附圖中的例子被示出并且在這里進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不打算被限定為所公開的特定形式。相反，本發(fā)明應(yīng)該覆蓋所有落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的修改、等價(jià)物和可替換物，本發(fā)明的精神和范圍由隨后所附的權(quán)利要求來定義。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在無線網(wǎng)絡(luò)(32)中的第一節(jié)點(diǎn)(12)產(chǎn)生相應(yīng)于第一主密鑰(34)的第一入口點(diǎn)，其中，產(chǎn)生所述第一入口點(diǎn)包括產(chǎn)生作為至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(16)的函數(shù)的第一入口點(diǎn)；和使用所述第一主密鑰(34)來加密(20)一個(gè)隨后的數(shù)據(jù)分組(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述第一入口點(diǎn)包括使用來自于所述至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(16)中的每一個(gè)數(shù)據(jù)分組的相應(yīng)數(shù)據(jù)段。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述入口點(diǎn)包括對(duì)來自于所述至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(16)的相應(yīng)數(shù)據(jù)段中的每一個(gè)數(shù)據(jù)段進(jìn)行卷積。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，包括把所述至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(22)發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)(32)中的第二節(jié)點(diǎn)(14)；和在發(fā)送所述至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(22)之后，把隨后的數(shù)據(jù)分組(22)發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)(32)中的第二節(jié)點(diǎn)(14)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，包括在第二節(jié)點(diǎn)(14)解密(26)所述至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(22)；在第二節(jié)點(diǎn)(14)從相應(yīng)的數(shù)據(jù)段重新構(gòu)造第一入口點(diǎn)，所述相應(yīng)的數(shù)據(jù)段來自于至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)分組(28)中的每一個(gè)；和使用相應(yīng)于所述第一入口點(diǎn)的第一主密鑰(34)來解密(26)所述隨后的數(shù)據(jù)分組(22)。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)一部分?jǐn)?shù)據(jù)流來加密20在無線網(wǎng)絡(luò)32中發(fā)送的數(shù)據(jù)分組16。更具體地，來自于一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)分組16的數(shù)據(jù)段可以被用于動(dòng)態(tài)地改變用于加密20數(shù)據(jù)分組的主密鑰34。發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)12，14中的每一個(gè)包括主密鑰星座34，該星座可以被實(shí)現(xiàn)以加密20數(shù)據(jù)分組16。從一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)分組16中選擇的數(shù)據(jù)段可以被用于定義對(duì)用于加密20后繼的數(shù)據(jù)分組16的主密鑰34之一的選擇，所述數(shù)據(jù)分組從發(fā)送節(jié)點(diǎn)12被發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)14。因?yàn)橹髅荑€34可以作為所述數(shù)據(jù)流的函數(shù)被選擇，用于加密20特定分組16的主密鑰34可以逐個(gè)分組動(dòng)態(tài)地改變。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1574735SQ20041004527
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
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