CN108512655A - 一种汉明码循环校验协商方法及系统 - Google Patents
一种汉明码循环校验协商方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供了一种汉明码循环校验协商方法及系统,汉明码循环校验协商方法包括:第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列;第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,第一通信设备和第二通信设备之间进行无线通信,第一无线信道特征二进制序列和第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;第一通信设备和第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、第一无线信道特征二进制序列和第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。在本申请中,通过以上方式达到了提高密钥协商结果的准确性的目的。
Description
技术领域
本申请涉及信息安全领域,特别涉及一种汉明码循环校验协商方法及系统。
背景技术
利用无线信道特征生成和分发对称密钥是一种全新的密码学体制,近年来在国际上开始受到关注。通信双方利用无线信道特征的对称性、随机性和地理敏感性生成强相关的随机数,并以此制备密钥。通信双方需要将扫描得到的信道特征值量化为二进制比特序列,并通过密钥协商算法使双方的二进制序列一致。最后,通过保密增强技术剔除掉信息协商过程中泄露的信息,最终生成密钥。
但是,由于现有的密钥协商算法多用于量子通信,将现有的密钥协商算法用于基于无线信道特征的对称密钥生成分发过程中的密钥协商,会导致基于无线信道特征的对称密钥生成分发过程中的密钥协商的结果的准确性低。
发明内容
为解决上述技术问题,本申请实施例提供一种汉明码循环校验协商方法及系统,以达到提高密钥协商结果的准确性的目的,技术方案如下:
一种汉明码循环校验协商方法,包括:
第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列;
第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备和所述第二通信设备之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;
所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
优选的,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商,包括:
步骤1:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤2:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第三子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第四子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤3:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备将发送给所述第一通信设备;
步骤5:所述第一通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个第四子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37;
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2;
步骤9:所述第一通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
优选的,所述预设执行次数为9次。
优选的,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商,包括:
步骤11:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列;
步骤12:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第五子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第六子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤13:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备将发送给所述第二通信设备;
步骤15:所述第二通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个第五子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列;
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12;
步骤19:所述第一通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
优选的,所述预设执行次数为9次。
一种汉明码循环校验协商系统,包括:第一通信设备和第二通信设备;
所述第一通信设备和所述第二通信设备的密钥协商过程为:
第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列;
第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备和所述第二通信设备之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;
所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
优选的,所述第一通信设备和所述第二通信设备具体用于执行以下步骤:
步骤1:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤2:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤3:所述第一通信设备利用关系式计算得到Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算得到Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备将发送给所述第一通信设备;
步骤5:所述第一通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37;
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2;
步骤9:所述第一通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
优选的,所述第一通信设备和所述第二通信设备具体用于执行以下步骤:
步骤11:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列;
步骤12:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤13:所述第一通信设备利用关系式计算得到Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算得到Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备将发送给所述第二通信设备;
步骤15:所述第二通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列;
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12;
步骤19:所述第一通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
在本申请中,首先第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列,第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,然后第一通信设备和第二通信设备利用适用于基于无线信道特征的对称密钥生成分发过程中的密钥协商的汉明码循环交易协商算法,进行密钥协商,以达到提高密钥协商结果的准确性的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的汉明码循环校验协商方法的一种流程图;
图2是本申请提供的汉明码循环校验协商装置的一种逻辑结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
实施例一
请参见图1,其示出了本申请提供的汉明码循环校验协商方法的一种流程图,可以包括以下步骤:
步骤S11:第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列。
第一无线信道特征二进制序列为第一通信设备对扫描得到的无线信道特征值量化后得到的二进制序列。具体的无线信道特征值量化过程可以参见现有技术中的无线信道特征值量化过程,再次不再赘述。
步骤S12:第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备和所述第二通信设备之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同。
第二无线信道特征二进制序列为第二通信设备对扫描得到的无线信道特征值量化后得到的二进制序列。具体的无线信道特征值量化过程可以参见现有技术中的无线信道特征值量化过程,再次不再赘述。
步骤S13:所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
在本实施例中,汉明码循环校验协商算法为适用于基于无线信道特征的对称密钥生成分发过程中的密钥协商的算法。
在本申请中,首先第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列,第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,然后第一通信设备和第二通信设备利用适用于基于无线信道特征的对称密钥生成分发过程中的密钥协商的汉明码循环交易协商算法,进行密钥协商,以达到提高密钥协商结果的准确性的目的。
在本实施例中,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商的具体过程可以为:
步骤1:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列。
在本实施例中,将第一无线信道特征二进制序列的长度限定为256比特,将第二无线信道特征二进制序列的长度限定为256比特。
步骤2:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第三子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第四子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37。
步骤3:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SA为37段所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备将发送给所述第一通信设备。
步骤5:所述第一通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置。
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个第四子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37。
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列。
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2。
在本实施例中,预设执行次数可以但不局限于为9次,如还可以为10次、11次或12次。
步骤9:所述第一通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
第一协商结果和第二协商结果相同或相似,第一协商结果和第二协商结果即初始密钥。其中,初始密钥可以作为第一通信设备和第二通信设备通信使用的会话密钥。当然,后续也可以通过保密增强技术剔除掉初始密钥中泄露的信息,生成最终密钥。最终密钥则作为第一通信设备和第二通信设备通信使用的会话密钥。
步骤3、5和6体现出汉明码循环校验协商方法是借鉴通信技术汉明码纠错思想,步骤1至步骤9为利用汉明码循环校验协商算法进行密钥协商的过程,步骤1至步骤9的执行实现了在合理初始错误率的条件下进行准确纠错的功能,如在37段二进制序列中的某一段二进制序列中仅含有1位错误的情况下,汉明码矩阵可以准确纠错。
在本实施例中,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商的具体过程可以为:
步骤11:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列。
步骤12:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第五子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第六子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37。
步骤13:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SA为37段所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备将发送给所述第二通信设备。
步骤15:所述第二通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置。
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个第五子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列。
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12。
在本实施例中,预设执行次数可以但不局限于为9次,如还可以为10次、11次或12次。
步骤19:所述第一通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
第三协商结果和第四协商结果相同或相似,第三协商结果和第四协商结果即初始密钥。其中,初始密钥可以作为第一通信设备和第二通信设备通信使用的会话密钥。当然,后续也可以通过保密增强技术剔除掉初始密钥中泄露的信息,生成最终密钥。最终密钥则作为第一通信设备和第二通信设备通信使用的会话密钥。
步骤13、15和16体现出汉明码循环校验协商方法是借鉴通信技术汉明码纠错思想,步骤11至步骤19为利用汉明码循环校验协商算法进行密钥协商的过程,步骤11至步骤19的执行实现了在合理初始错误率的条件下进行准确纠错的功能,如在37段二进制序列中的某一段二进制序列中仅含有1位错误的情况下,汉明码矩阵可以准确纠错。
实施例二
与上述方法实施例相对应,本实施例提供了一种汉明码循环校验协商系统,请参见图2,汉明码循环校验协商系统包括:第一通信设备21和第二通信设备22。
所述第一通信设备21和所述第二通信设备22的密钥协商过程为:
第一通信设备21获取第一无线信道特征二进制序列;
第二通信设备22获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备21和所述第二通信设备22之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;
所述第一通信设备21和所述第二通信设备22利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
在本实施例中,所述第一通信设备21和所述第二通信设备22具体用于执行以下步骤:
步骤1:所述第一通信设备21对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备22对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列。
步骤2:所述第一通信设备21以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第三子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备22以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第四子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37。
步骤3:所述第一通信设备21利用关系式计算各个所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备22利用关系式计算各个所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备22将发送给所述第一通信设备21。
步骤5:所述第一通信设备21利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置。
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个第四子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37。
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列。
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2。
在本实施例中,预设执行次数可以但不局限于为9次,如还可以为10次、11次或12次。
步骤9:所述第一通信设备21将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备22将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
步骤1至步骤9为所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商的具体过程。
在本实施例中,所述第一通信设备21和所述第二通信设备22具体用于执行以下步骤:
步骤11:所述第一通信设备21对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备22对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列。
步骤12:所述第一通信设备21以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第五子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备22以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第六子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37。
步骤13:所述第一通信设备21利用关系式计算各个所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备22利用关系式计算各个所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备21将发送给所述第二通信设备22。
步骤15:所述第二通信设备22利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置。
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个第五子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列。
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12。
在本实施例中,预设执行次数可以但不局限于为9次,如还可以为10次、11次或12次。
步骤19:所述第一通信设备21将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备22将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
步骤11至步骤19为所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商的具体过程。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种汉明码循环校验协商方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (8)
1.一种汉明码循环校验协商方法,其特征在于,包括:
第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列;
第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备和所述第二通信设备之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;
所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商,包括:
步骤1:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤2:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第三子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第四子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤3:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SA为37段所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备将发送给所述第一通信设备;
步骤5:所述第一通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个第四子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37;
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2;
步骤9:所述第一通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设执行次数为9次。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商,包括:
步骤11:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列;
步骤12:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第五子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第六子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤13:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SA为37段所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备将发送给所述第二通信设备;
步骤15:所述第二通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个第五子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列;
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12;
步骤19:所述第一通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述预设执行次数为9次。
6.一种汉明码循环校验协商系统,其特征在于,包括:第一通信设备和第二通信设备;
所述第一通信设备和所述第二通信设备的密钥协商过程为:
第一通信设备获取第一无线信道特征二进制序列;
第二通信设备获取第二无线信道特征二进制序列,所述第一通信设备和所述第二通信设备之间进行无线通信,所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列的长度相同且数据不同;
所述第一通信设备和所述第二通信设备利用汉明码循环校验协商算法、所述第一无线信道特征二进制序列和所述第二无线信道特征二进制序列进行密钥协商。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第一通信设备和所述第二通信设备具体用于执行以下步骤:
步骤1:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤2:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第三子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第四子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤3:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第三子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第三子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第四子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第四子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤4:所述第二通信设备将发送给所述第一通信设备;
步骤5:所述第一通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤6:分别对B1,B2,...B37中的各个第四子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的B1,B2,...B37;
步骤7:将所述A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列;
步骤8:判断步骤2至步骤7的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤9,若否,将所述长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤2;
步骤9:所述第一通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第三无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第一协商结果,以及所述第二通信设备将步骤7当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第四无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到述第二协商结果。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第一通信设备和所述第二通信设备具体用于执行以下步骤:
步骤11:所述第一通信设备对长度为256比特的第一无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,以及所述第二通信设备对长度为256比特的第二无线信道特征二进制序列的末尾填充3个0,得到长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列;
步骤12:所述第一通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第五子无线信道特征二进制序列,分别为A1,A2,...A37,以及所述第二通信设备以7比特为长度单位对所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列进行等长切分,得到37段第六子无线信道特征二进制序列,分别为B1,B2,...B37;
步骤13:所述第一通信设备利用关系式计算各个所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,,得到SA为37段所述第五子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,为第i个第五子无线信道特征二进制序列的汉明码,Ai∈A1,A2,...A37,且i∈[1,37],以及,所述第二通信设备利用关系式计算各个所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,得到SB为37段所述第六子无线信道特征二进制序列的汉明码序列,第i个第六子无线信道特征二进制序列的汉明码,Bi∈B1,B2,...B37,且i∈[1,37],H为3*7的汉明码矩阵且
步骤14:所述第一通信设备将发送给所述第二通信设备;
步骤15:所述第二通信设备利用关系式分别对所述中的和所述中的进行逻辑异或运算,得到逻辑异或运算结果Si,并利用关系式确定所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置,pzti为所述逻辑异或运算结果Si对应的待纠错位置;
步骤16:分别对A1,A2,...A37中的各个第五子无线信道特征二进制序列执行若所述pzti=0,则不执行纠错操作,若所述pzti≠0,将所述Bi中的第pzti位置的值置反的操作,得到纠错后的A1,A2,...A37;
步骤17:将所述B1,B2,...B37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,以及将所述纠错后的A1,A2,...A37中奇数位置的130个数值与偶数位置的129个数值前后连接,得到重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列;
步骤18:判断步骤12至步骤17的执行次数是否达到预设执行次数,若是,执行步骤19,若否,将所述长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列,将所述长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列替换为所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列,并返回执行步骤12;
步骤19:所述第一通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第五无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第三协商结果,以及所述第二通信设备将步骤17当前得到的所述重新排序后的长度为259比特的第六无线信道特征二进制序列的末尾3位删除,得到第四协商结果。
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Legal Events
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