[发明专利]用于生成密码同步的方法和装置

说明书

本申请是2010年02月20日提交的申请号为200880103628.7、发明名称为“用于生 成密码同步的方法和装置”的申请的分案申请。

基于35U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求于2007年8月20日递交的、名称为“CryptosyncDesign”的临时申 请No.60/956,861的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明 确地并入本文。

技术领域

概括地说，本发明涉及电信领域，具体地说，本发明涉及在无线网络中利用密码同 步(cryptosync)来保证数据传输的安全。

背景技术

无线通信系统已得到广泛部署，从而提供诸如语音、数据等之类的各种类型的通 信内容。这些系统可以是能够通过共享可用系统资源(例如，带宽和发射功率)来支持与多 个用户通信的多址系统。这类多址系统的例子包括：码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA) 系统、频分多址(FDMA)系统、3GPP长期演进(LTE)系统、超移动宽带(UMB)系统，以及正交频 分多址(OFDMA)系统。

一般来说，无线多址通信系统可以同时支持多个无线终端的通信。每个终端通过 前向链路或反向链路上的传输来与一个或多个基站进行通信。前向链路(或下行链路)是指 从基站到终端的通信链路，而反向链路(或上行链路)是指从终端到基站的通信链路。此通 信链路可经由如下系统建立：单输入单输出系统、多输入单输出系统以及多输入多输出 (MIMO)系统。

MIMO系统使用多个(N_T个)发射天线和多个(N_R个)接收天线来传输数据。由N_T个发 射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道可以分解为N_S个独立信道，这些信道也可称为空间 信道，其中N_S≤min{N_T,N_R}。N_S个独立信道中的每一个都对应于一个维度。如果使用由多个 发送天线和接收天线创建的额外维度，MIMO系统则可以提供更好的性能(例如：更大的吞吐 量和/或更高的可靠度)。

MIMO系统支持时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统。在TDD系统中，前向和反向链 路传输在同一频率区域内，因此，互易性原理允许根据反向链路信道来估计前向链路信道。 这使得当接入点有多个可用天线时，接入点能够在前向链路上提取发射波束成形增益。

对于一些无线应用，安全性并不是必要的，数据不必加密就可以在接入终端和接 入网络之间传输。但是，对于其它一些应用，对于要通过空中传输的“敏感”数据，安全性是 必要的。这类敏感数据的例子包括：个人信息、信用卡信息、账户信息等等。对于敏感数据， 加密可用于为空中传输提供安全性。

很多加密算法可用于对数据进行加密。很多这类算法使用安全密钥结合“密码同 步”来生成用于对数据进行加密的掩码。安全密钥是加密过程的重要方面，已发明出的多种 技术用来秘密地交换和保存密钥。但是，安全密钥一般为静态值，而密码同步对修改安全密 钥而言是必要的，从而在每次使用密钥时，由安全密钥和密码同步组合成的掩码都具有不 同的值。例如，如果打算对每个数据分组执行加密，则密码同步可用于基于相同的安全密钥 来为每个数据分组生成新的掩码。可以使用密码同步来阻止“重播”攻击或“中间人”攻击， 其中，“中间人”攻击试图欺骗接收机进行未授权的操作，例如：基于重复事务的错误识别或 授权。

密码同步的一个重要属性就是其可变性(每次加密尝试)，其特征在于：在每次使 用安全密钥时都会提供一个新的密码同步值。一种用于生成密码同步的技术是利用计时 器，该计时器基于某绝对时间基准来保持对时间的跟踪。对于这种技术，当需要密码同步 时，可将密码同步设置成与由计时器提供的当前时间相等。但是，为了确保正确地生成密码 同步，计时器必须达到所需要的分辨率，以使密码同步不会使用重复的时间值，其中所需要 的分辨率是根据安全密钥的使用速率(如：数据分组的速率)来确定的。对保持用于分组的 精细时间分辨率的需求可能会影响到通信系统中的各种实体(如：基站控制器、移动终端) 的设计方案。