FR2941583A1

FR2941583A1 - Procede de dechiffrage d'un paquet chiffre au sein d'un appareil de communication sans fil, et appareil correspondant

Info

Publication number: FR2941583A1
Application number: FR0950477A
Authority: FR
Inventors: Herve Sibert; Sylviane Roullier
Original assignee: ST NXP Wireless France SAS
Current assignee: STMicroelectronics Grand Ouest SAS
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-07-30
Also published as: EP2382815A1; US8913743B2; EP2382815B1; US20120020477A1; WO2010086255A1

Abstract

Procédé de déchiffrement au sein d'un appareil de communication sans fil, d'une séquence de paquets chiffrés reçus via un canal de communication sans fil entre l'appareil de communication et une cellule affectée à cet appareil, comprenant pour chaque paquet les étapes suivantes: -le calcul d'une suite chiffrante correspondant au paquet (21); et -le déchiffrement du paquet à l'aide de ladite suite chiffrante (22); Dans ce procédé on calcule les suites chiffrantes avant la réception des paquets tant que la qualité de réception est supérieure à un seuil (20, TH) et qu'une indication de changement de cellule n'est pas reçue (24).

Description

DEMANDE DE BREVET B08-4263FR/FZ/AR 08-LMS-247

Société par Actions Simplifiée dite : ST-NXP WIRELESS FRANCE Procédé de déchiffrage d'un paquet chiffré au sein d'un appareil de communication sans fil, et appareil correspondant Invention de : Hervé SIBERT, Sylviane ROULLIER Procédé de déchiffrage d'un paquet chiffré au sein d'un appareil de communication sans fil, et appareil correspondant

La présente invention concerne le déchiffrement de paquets chiffrés, notamment au sein d'un appareil de communication sans fil, tel qu'un téléphone mobile cellulaire. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement aux systèmes de communication régis par les normes UMTS, 3G ou LTE, en particulier ceux utilisant des déchiffrements de séquences de paquets chiffrés nécessitant le calcul d'une suite chiffrante pour chaque paquet puis le déchiffrement du paquet à l'aide de la suite chiffrante. Dans les réseaux des fonctions de cryptage sont utilisées. Elles permettent notamment d'assurer la confidentialité de la communication. Elles demandent notamment en réception un traitement pour le déchiffrement. Ce traitement induit un temps pendant lequel l'utilisateur ou l'application attend après réception du paquet pour disposer des données contenues dans le paquet. Il est aujourd'hui proposé de plus en plus de services interactifs et ce temps peut s'avérer un handicap pour proposer certains de ces services. Il existe donc un besoin pour accélérer ce temps de traitement. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé un procédé de déchiffrement et un appareil de communication sans fil, par exemple un téléphone mobile cellulaire permettant d'éviter des traitements inutiles tout en réduisant la consommation de puissance, et en particulier lors du déchiffrement de séquences de paquets chiffrés. Il est également proposé en particulier de tenir compte des spécificités des communications sans fil pour lesquelles le temps CPU du terminal est une ressource rare et la réception du paquet n'est pas certaine. Selon un aspect il est proposé un procédé de déchiffrement au sein d'un appareil de communication sans fil, d'une séquence de paquets chiffrés reçus via un canal de communication sans fil entre l'appareil de communication et une cellule affectée à cet appareil, comprenant pour chaque paquet les étapes suivantes: -le calcul d'une suite chiffrante correspondant au paquet; et -le déchiffrement du paquet à l'aide de ladite suite chiffrante; Selon cet aspect on calcule les suites chiffrantes avant la réception des paquets tant que la qualité de réception est supérieure à un seuil et qu'une indication de changement de cellule n'est pas reçue. En d'autres termes, selon un mode de mise en oeuvre on utilise la mesure de la qualité du lien radio qui est effectuée au niveau de la couche physique pour activer le pré-calcul d'une suite chiffrante uniquement lorsque c'est réellement efficace. En effet, lorsque des paquets sont perdus, l'efficacité du pré-calcul des suites chiffrantes décroît.

En mode de fonctionnement normal, la couche physique évalue la qualité de réception, par exemple par une détermination du taux d'erreur par bit ou du taux d'erreur par bloc. La couche physique peut alors informer la pile de protocole d'une diminution de la qualité du lien radio conduisant alors à une désactivation du pré-calcul de suite chiffrante, ou bien d'un retour à une qualité de réception acceptable conduisant à une réactivation du pré-calcul de suite chiffrante. Ainsi on évite de pré-calculer une ou des suites chiffrantes pour rien (économisant ainsi de la consommation) lorsqu'il y a un risque de non réception de certains paquets ou de réception des paquets dans le désordre. De même lors d'un changement de cellule, pouvant conduire à une réception désordonnée des paquets, on désactivera de préférence le pré-calcul des suites chiffrantes.

Le calcul de la suite chiffrante avant réception du paquet correspondant tel que mentionné ci avant permet une économie du temps CPU du terminal mobile. Le pré-calcul de suite chiffrante étant inutile lorsque il est peu vraisemblable de recevoir le paquet correspondant.

Selon un autre aspect il est proposé un appareil de communication sans fil, comprenant des moyens de réception aptes à recevoir une séquence de paquets chiffrés et des moyens de traitement comportant des moyens de calcul aptes à calculer une suite chiffrante pour chaque paquet avant sa réception, des moyens de déchiffrement aptes à déchiffrer chaque paquet à partir de la suite chiffrante correspondante. Selon cet aspect, les moyens de réception sont aptes à recevoir une indication de changement de cellule et les moyens de traitement comportent en outre des moyens de détermination aptes à déterminer une information relative à la qualité de réception des paquets ainsi que des moyens de commande aptes pour chaque paquet à activer les moyens de calcul préalablement à la réception du paquet tant que la qualité de réception est supérieure à un seuil et qu'une indication de changement de cellule n'est pas reçue. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un procédé de pré-calcul d'une suite chiffrante au sein d'un appareil de communication sans fil selon un mode de réalisation de l'invention; et la figure 2 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention; Sur la figure 1, sont représentés quatre modules Ml-M4 représentant des éléments fonctionnels d'un réseau mobile. Les trois premiers Ml-M3 sont situés dans l'appareil de communication WAP tandis que le dernier M4 représente l'ensemble du réseau qui permet le raccordement de l'appareil de communication.

Tous ces modules collaborent et permettent une mise en oeuvre d'un pré-calcul d'une suite chiffrante. I1 est ci après précisé le fonctionnement du pré-calcul d'une suite chiffrante dans le cas du déchiffrement par flot, c'est-à-dire le déchiffrement d'une séquence de paquets chiffrés.

Dans le cas d'un déchiffrement par flot, la suite chiffrante change pour chaque paquet. Elle peut cependant être pré-calculée avant réception du paquet car elle ne dépend pas du contenu du paquet, mais de paramètres connus de l'unité de déchiffrement et/ou de la pile de protocole. En des termes plus précis, le calcul de la suite chiffrante dépend d'une clé, d'un vecteur initialisation et du numéro de la séquence du paquet mais pas du paquet en tant que tel. Le numéro de séquence des paquets suivants est connu au moins de la pile de protocole tandis que la clé et le vecteur d'initialisation sont connus de l'unité de déchiffrement. Ce pré-calcul permet de minimiser le temps de traitement. Ainsi, dans le meilleur des cas, c'est-à-dire si le pré-calcul est terminé avant la réception du paquet, le temps de traitement perçu par l'utilisateur pour cette première étape est nul. I1 ne reste alors que le temps de traitement de la deuxième étape. Celle-ci nécessite la réception du paquet et consiste en son déchiffrement par l'opération XOR (ou exclusif) avec la suite chiffrante. Sur la figure 1, le premier module Ml nommé "pile de protocole" représente les couches normalisées OSI supérieures ou égales à la couche 2; il s'agit des couches liaison de données, réseau, transport, session présentation et application bien connues de l'homme du métier. Le deuxième module M2 nommé unité de déchiffrement est l'unité qui s'occupe au sein de l'appareil de communication du déchiffrement, cette unité travaille au niveau de la couche 2 dite liaison de donnée. A titre d'exemple non limitatif il peut s'agir du crypto-processeur d'un appareil de communication. Le troisième module M3 nommé couche physique correspond à la façon dont sont envoyés les bits (1 et 0) sur le lien radio. I1 est par exemple constitué de circuits électroniques et/ou logiques assurant le traitement de signal approprié (modulation et étage radio fréquence notamment). Le quatrième module M4 nommé réseau représente notamment le canal de communication (le lien radio), une cellule à laquelle est affecté l'appareil de communication et d'autres cellules auxquelles l'appareil de communication est susceptible d'être affecté. En dessous de ces quatre modules sont représentés une suite d'événements et d'actions. Les événements sont représentés sous forme de bloc, tandis que les actions ou communications sous forme de texte au dessus d'une flèche. Les événements et les actions sont représentés en fonction de l'entité fonctionnelle qui est concernée ainsi qu'en fonction du temps qui s'écoule du haut vers le bas de la figure. Le premier bloc B1 illustre le fait qu'il n'y pas encore d'activité puis qu'un pré-calcul d'une suite chiffrante est demandé; ce cas peut correspondre à la mise en service de l'appareil de communication après un arrêt ou un mode de veille. En dessous de ce premier bloc B1, est représentée une action (Al) correspondant à une demande de pré-calcul de la suite chiffrante; la demande de pré-calcul venant par exemple des couches services est relayée vers l'unité de déchiffrement. Cette demande Al contient le numéro de séquence du paquet pour lequel la suite chiffrante est pré-calculée. Puis, l'unité de déchiffrement ayant à sa disposition la clé et le vecteur d'initialisation, calcule avec le numéro de séquence, la suite chiffrante. L'unité de déchiffrement transmet alors (A2) le résultat de ce calcul à la pile de protocole. Cette transmission est la confirmation du calcul de la suite chiffrante et comprend la suite chiffrante. La pile de protocole stocke alors cette suite chiffrante en prévision de la réception du paquet correspondant. Lors de la réception (A3) de données par la couche physique, celle-ci informe (A4) la pile de protocole de la réception de données en provenance du réseau; ces données sont aussi transmises à la pile de protocole au cours de cette communication.

La pile de protocole demande (A5) le déchiffrement du paquet qu'elle vient de recevoir parmi les données transmises par la couche physique. Dans ce paquet de demande sont envoyés la suite chiffrante, préalablement stockée ainsi que le paquet chiffré à déchiffrer.

L'unité de déchiffrement renvoie (A6) le paquet déchiffré à la pile de protocole. Le paquet déchiffré peut alors être transmis aux couches services. L'utilisation du pré-calcul de suite chiffrante qui vient d'être décrit, permet une réduction significative du temps perçu de l'étape de calcul de la suite chiffrante. Cependant, le pré-calcul systématique de la suite chiffrante peut s'avérer inutile et consommateur de temps CPU dans l'appareil de communication. I1 en est ainsi par exemple si le paquet pour lequel la suite chiffrante était destinée pour le déchiffrement n'est finalement pas reçu ou si la séquence de paquet est reçue de manière désordonnée. L'un de ces cas peut se présenter si le téléphone portable est en mobilité et passe d'une cellule à une autre, en anglais "handover"; ou si le lien radio n'est pas de bonne qualité. La figure 2 illustre une mise en oeuvre du pré-calcul conditionnel de suite chiffrante selon l'invention. Ce pré-calcul peut être conditionné à la qualité de réception. Et on suppose ici que l'on n'est pas dans le cas d'un changement de cellule. La qualité de réception peut être déterminée par le taux d'erreur par bit et/ou le taux d'erreur par bloc. On pourrait toutefois utiliser également d'autres facteurs comme par exemple un indicateur de qualité du canal (CQI: Channel Quality Indicator selon une dénomination anglo saxonne bien connue de l'homme du métier), pour apprécier la qualité de réception.

Le taux d'erreur par bit "BER" selon une dénomination anglo saxonne bien connue de l'homme du métier) et le taux d'erreur par blocs sont calculés par l'appareil de communication. Ils sont comparés (étape 20) à des seuils prédéfinis TH; tant que ces seuils ne sont pas atteints le pré-calcul de suite chiffrante se poursuit (étape 21). Le calcul du BER et du taux d'erreur par bloc ainsi que la comparaison avec des seuils prédéfinis sont préférentiellement réalisés par des éléments de l'entité fonctionnelle dénommée couche physique. Lorsque la réception, initialement bonne, devient mauvaise, c'est-à-dire par exemple lorsque les calculs du BER et du taux d'erreur par bloc mettent en évidence cette mauvaise réception avec un seuil défini dépassé, il est préférable d'arrêter le pré-calcul (étape 23). A cet événement détecté par la couche physique est associée une action réalisée par la couche physique indiquant que le lien radio est de mauvaise qualité. En d'autres termes, la couche physique après un test mettant en évidence le dépassement d'un des seuils relaie vers la pile de protocole l'information comme quoi la qualité du lien radio est mauvaise. Les moyens de commande collaborant avec la pile de protocole reçoivent cette information, arrêtent le pré-calcul de la suite chiffrante et ne demandent plus ce pré-calcul à l'unité de déchiffrement. Dans ce cas la suite chiffrante associée à un paquet chiffré sera calculée à la réception effective du paquet chiffré. Après avoir été dans un mode où le pré-calcul est arrêté, le pré-calcul selon l'invention peut reprendre ce pré-calcul, lorsque les conditions favorables sont de nouveau réunies et que cela est relayé aux moyens de commande. Cela correspond par exemple au signalement par la couche physique à la pile de protocole que le lien physique est à nouveau de bonne qualité. Les moyens de commande interprètent alors cette information et le pré-calcul de la suite chiffrante est remis en place. Un autre facteur que la qualité de réception peut conditionner l'arrêt du pré-calcul de la suite chiffrante. Cet autre facteur peut être par exemple une demande de changement de cellule (ou "handover" selon une dénomination anglo- saxonne bien connue de l'homme du métier) de la part du réseau vers la pile de protocole. La commande de "handover" est par exemple envoyée par le réseau lorsque l'appareil de communication se déplace d'une cellule vers une autre. Les moyens de commande recevant de la pile de protocole, la commande de handover (étape 24), bien que recevant une information de bonne qualité du lien radio, cessent le pré-calcul de la suite chiffrante (étape 23). Le pré-calcul des suites chiffrantes pourra alors reprendre à la fin du "handover" en présence d'une bonne qualité de réception.

Comme indiqué ci avant les moyens de commande activant ou désactivant le pré-calcul de la suite chiffrante en interaction avec la pile de protocole, peuvent être réalisés par exemple de façon logicielle ou sous forme de circuits logiques.

Claims

REVENDICATIONS1 Procédé de déchiffrement au sein d'un appareil de communication sans fil, d'une séquence de paquets chiffrés reçus via un canal de communication sans fil entre l'appareil de communication et une cellule affectée à cet appareil, comprenant pour chaque paquet les étapes suivantes: le calcul d'une suite chiffrante correspondant au paquet (21); et le déchiffrement du paquet à l'aide de ladite suite chiffrante (22); caractérisé en ce qu'on calcule les suites chiffrantes avant la réception des paquets tant que la qualité de réception est supérieure à un seuil (20, TH) et qu'une indication de changement de cellule n'est pas reçue (24). 2 Appareil de communication sans fil, comprenant des moyens de réception aptes à recevoir une séquence de paquets chiffrés et des moyens de traitement comportant des moyens de calcul aptes à calculer une suite chiffrante pour chaque paquet avant sa réception, des moyens de déchiffrement aptes à déchiffrer chaque paquet à partir de la suite chiffrante correspondante, caractérisé en ce que les moyens de réception sont aptes à recevoir une indication de changement de cellule et en ce que les moyens de traitement comportent en outre des moyens de détermination aptes à déterminer une information relative à la qualité de réception des paquets et des moyens de commande aptes pour chaque paquet à activer les moyens de calcul préalablement à la réception du paquet tant que la qualité de réception est supérieure à un seuil et qu'une indication de changement de cellule n'est pas reçue.