[发明专利]一种低交互开销的计数器同步方法

说明书

本发明涉及一种低交互开销的计数器同步方法。该方法包括发送端时间计数器值的拆分，发送端计数器值低位部分的发送，接收端提取发送端计数器值低位部分，接收端时间计数器值的拆分，通过比较发送端与接收端时间计数器值低位部分在接收端还原得到发送端时间计数器值，实现通信收发双方计数器的同步。本发明适用于信道资源受限的通信系统，在数据通信加密应用中，本发明能够使用低交互开销，达到通信双方的密码信息同步，从而实现发、收方正确的加、解密行为。

技术领域

本发明涉及计数器同步技术领域，尤其涉及一种低交互开销的计数器同步方法。

背景技术

对于一些信道资源受限的通信系统，如服务于地面终端通信的卫星通信系统，与具备良好信道资源的地面网络传输系统在信道资源使用上有着本质的不同。该类通信系统通常具有以下特点：

1.通信的一端(通常是发起端)无法高频次使用链路资源。也就是说，通信系统对每个用户的服务频度进行了严格限制。

2.单次通信的内容长度受到严格控制。通常发送的信息长度精确到以bit计量，而不是字节数。

3.在资源受限使用的同时，该类通信系统往往提供了一种信息共享机制，如卫星通信系统为所有地面终端广播时间信息。

对于此类通信系统，数据安全传输(主要包括数据机密性、完整性、可认证性等要求)所使用的安全机制也与传统的地面网络传输系统不同，如收、发方无法通过多次交互实现密钥协商等。通常采用的方法是基于对称密码算法(序列算法或分组密码算法)实现通信双方的信息加密和完整性保护。

对称密码算法的特点是加密方和解密方除了需要共享密钥外，还需要共享加解密所使用的初始向量。而初始向量的构造方法通常有以下几种方式：

1.使用随机数构造。随机数由双方协商产生，或由一方产生后发送给另一方。

2.使用递增的计数器。通信双方共享计数器，并在通信过程中发给对方，计数器满足递增不重用的特点。

对于信道资源受限的通信系统，初始向量的几种传统构造方式都很难实现：第一种构造方式需要通信双方多次交互且随机数满足一定长度(一般128bit)；对于第二种方式，需要通信一方维护与所有通信方的计数器，且计数器长度一般要求4字节或以上，同样过长。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明的目的旨在提供一种低交互开销的计数器同步方法，解决对于信道资源受限的通信系统，传统构造初始向量的方式很难实现的问题。

采用低交互开销的计数器同步方法的通信系统包括发送方通信设备，简称发送端，信道资源条件受限的通信服务系统，简称通信服务系统，接收方通信设备，简称接收端。所述发送端与所述接收端只是在一次通信过程中的定义，当其他通信过程发生时，所述发送端与所述接收端的角色可能互换，如：所述发送端在下次通信时可能就成为接收端来接收信息。而且所述接收端可以有多个。所述通信服务系统提供信息共享机制，定时向所有服务用户提供共享信息，所述共享信息中隐含有发射本次共享信息时的当前时间信息T。所述发送端与所述接收端都可以接收共享信息并解析出所述当前时间信息T，并将其转换成相应的计数器值。所述当前时间信息T与所述计数器值之间存在一个具有单调性的映射函数f，所述映射函数f可根据需求设定，以满足数据加解密应用、数据传输安全性需求等不同应用场景的需要。所述映射函数f最简单形式是单位函数，即通信系统提供的时间信息T和计数器值直接对应。

低交互开销的计数器同步方法的具体步骤包括：

步骤1、发送端根据通信服务系统当前提供的时间信息T获取当前计数器值C，并将所述计数器值C拆分为两部分，即所述计数器值C的高位部分H和所述计数器值C的低位部分L；

步骤2、所述发送端将所述计数器值C的低位部分L发送到所述通信服务系统；