[发明专利]生成密码校验和

说明书

提供了一种用于生成消息M(x)的密码校验和的方法(400)。该方法由例如发送器或接收器的通信设备执行，包括：根据将M(x)的第二函数f(M(x))模除n次生成多项式p(x)的第一函数g，g(f(M(x))mod p(x))，计算(405)所述密码校验和。所述生成多项式根据p(x)＝(1‑x)·p₁(x)而计算(403)，p₁(x)是n‑1次本原多项式。所述本原多项式基于第一密码密钥从伽罗瓦域上的n‑1次本原多项式的集合中选择(402)。通过用密码校验和来代替标准校验和，提供一种有效的消息认证。所提出的密码校验和可以用于提供对消息的完整性保证，即用于以已知的安全级别来检测随机和有意的消息改变。所提出的校验和能够检测可能由Turbo码解码器引入的双比特错误。

技术领域

本发明涉及一种用于生成密码校验和的通信设备的方法、对应的计算机程序、对应的计算机程序产品以及用于生成密码校验和的校验和生成器。

背景技术

当前的第三代(3G)和第四代(4G)第三代合作伙伴计划(3GPP)移动网络通常在控制平面中使用加密以及认证，而用户平面仅由加密保护。另一方面，WiMAX和无线局域网(WLAN)/WiFi网络还针对用户平面使用认证。

保护用户平面消息收发的一种已知方法是使用通过将加密钥的密码散列函数应用于消息而生成的认证标签，例如加密钥的散列消息认证码(HMAC)或密码块链消息认证码(CBC-MAC)。密码散列函数是一个散列函数，其为任意的数据块(例如消息)生成密码散列值(也称为消息摘要)，使得对消息的任何意外或有意的改变(即错误或修改)将至少以某个高概率改变该散列值。因此，消息摘要可以用于为消息提供完整性保证。

加密钥的密码散列函数的第一个问题是其消耗相对较多的资源，这阻碍了其在受限设备中的使用，受限设备即具有有限的计算和电池资源的设备，例如机器对机器(M2M)类型的设备和物联网(IoT)类型的设备。此外，由消息摘要引起的消息长度的增加减少了所传输数据的有效载荷部分，并增加了功耗。第二个问题是，在现有技术中，安全性不能由形式/数学证明来保证，至少不能用没有其他密码假设的证明来保证，例如假设高级加密标准(AES)或某个其他函数是安全的。

通过使用循环冗余校验(CRC)码可以实现针对随机错误的一定程度的保护。CRC码是一种可分离循环码，其资源利用率很高，并且广泛用于数据通信和数据存储中以检测突发错误。使用线性反馈移位寄存器(LFSR)可以有效地实现CRC处理。常用的CRC有(CRC-n意味着n次生成多项式用于CRC的编码和解码，其中次是CRC的生成多项式的最大系数)：

-CRC-16-CDMA2000：用于3G移动网络

-CRC-CCITT：用于蓝牙

-CRC-24：用于LTE

-CRC-32：用于以太网和高级数据链路控制(HDLC)协议

-CRC-40-GSM：用于GSM控制信道。

具有n次生成多项式的CRC能够检测长度小于或等于n的所有突发错误以及不是生成多项式的倍数的任何错误。

在存在噪声的情况下通过带宽和/或延迟受限的通信链路要求可靠和高效的信息传输的应用中，通常使用前向纠错(FEC)码。具有附加的校验和(例如CRC)的消息在被调制和发送之前首先被编码成FEC码的码字。

在长期演进(LTE)网络中，经常将Turbo码用作FEC码。由于Turbo码解码是基于概率判决的，所以在解码过程中可能会将错误引入到消息中。Turbo码解码器引入的常见错误类型是双比特错误，其中两个翻转比特不一定是连续的。因此，对于依赖Turbo码的通信(例如在LTE网络中)，重要的是检测并优选地纠正由Turbo码解码阶段引入的双比特错误。为此，LTE使用能够检测双比特错误(也称为两比特错误)的CRC类型，例如CRC-24。