用於在面向接收機的信道中進行地址私密性保護的裝置和方法
2023-05-01 23:08:51 2
專利名稱：用於在面向接收機的信道中進行地址私密性保護的裝置和方法
用於在面向接收機的信道中進行地址私密性保護的裝置和
方法背景領域本發明一般涉及面向接收機的無線信道中的地址私密性保護。背景在短距離上無線地傳遞數據的對等網絡由於其勝於使用電纜的傳統有線連接的優點而日漸盛行。藍牙和ZigBee是用於短程對等方網絡的標準的示例。然而，對等方設備之間的無線通信可能易受跟蹤和攻擊。越空無線地傳送的分組一般標識其源和目的以便被正確地遞送。源和目的一般由相應的地址來標識。因此，竊聽者可被動地監聽接收信道並跟蹤是哪個源或目的地址被涉及。竊聽者因此知曉一個實體正在發送或接收該分組。在短程無線通信中，此類地址跟蹤可能性是不期望的。分組中的源或目的地址通常與特定設備相關聯。設備的在場可能揭示有用的信息，諸如設備所有者的位置和時間模式。因此需要用於地址私密性保護的技術。概述本發明的一方面可在於一種用於對與第二無線設備共享私密性密鑰的第一無線設備進行地址私密性保護的方法。在該方法中，在第一無線設備處使用偽隨機函數以種子值和該私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤。該私密性密鑰僅為該第一和第二無線設備所知。基於該種子值和第一解析標籤為第一無線設備生成私密性地址。從第一無線設備向第二無線設備傳送分組。該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。在本發明的更詳細方面，該偽隨機函數可生成截短的由密鑰控制的散列消息認證碼或基於密碼的消息認證碼。該私密性密鑰可以是基於第一和第二無線設備的配對而生成的配對設備密鑰。該分組可以進一步包括該種子值。該種子值可以是一次性數。替換地，該種子值可以是時戳、或由第一和第二無線設備維護的計數器值。相應地，該分組可包括該種子值的一部分以用於在第一和第二無線設備之間同步該種子值。私密性地址可以是該種子值與第一解析標籤級聯。若第二設備以其他方式知道該種子值，則私密性地址可以僅包含第一解析標籤。在本發明的其他更詳細方面，第二無線設備可在僅與該第二無線設備相關聯的無線接收信道上接收來自第一無線設備的該分組。第二無線設備可使用該偽隨機函數以該種子值和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第二解析標籤。在第二解析標籤匹配第一解析標籤時，第二無線設備可將該私密性地址映射到第一無線設備。此外，第一無線設備可在廣播匿名尋呼信道上將該分組傳送給第二無線設備，且第二無線設備可在由第一無線設備的私密性地址定義的無線接收信道上將第二分組轉發給第一無線設備。本發明的另一方面可在於具有地址私密性保護且與第二無線設備共享私密性密鑰的設備。該設備可包括用於使用偽隨機函數以種子值和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的裝置，其中該私密性密鑰僅為該設備和第二無線設備所知；用於基於該種子值和第一解析標籤為該設備生成私密性地址的裝置；以及用於向第二無線設備傳送分組的裝置，其中該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。該設備可包括手錶、頭戴式送受話器、或感測設備。本發明的另一方面可在於一種包括計算機可讀介質的電腦程式產品，該計算機可讀介質包括用於使計算機使用偽隨機函數以種子值和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的代碼，其中該私密性密鑰僅為該計算機和第二無線設備所知；用於使計算機基於該種子值和第一解析標籤生成私密性地址的代碼；以及用於使計算機向第二無線設備傳送分組的代碼，其中該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。附圖簡述
圖1是無線通信系統的示例的框圖。圖2是用於對與第二無線設備共享私密性密鑰的第一無線設備進行地址私密性保護的方法的流程圖。圖3是解說用於地址私密性保護的方法的流圖。圖4是解說用於地址私密性保護的方法的另一流圖。圖5是包括處理器和存儲器的計算機的框圖。詳細描述措辭「示例性」在本文中用於表示「用作示例、實例或解說」。本文中描述為「示例性」的任何實施例不必被解釋為優於或勝過其他實施例。參照圖1-3，本發明的一方面可在於用於對與第二無線設備WD2114共享私密性密鑰KP的第一無線設備WDl (諸如移動站102)進行地址私密性保護的方法200。在該方法中， 在第一無線設備處使用偽隨機函數以種子值Sl和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤RTl (步驟210)。該私密性密鑰僅為該第一和第二無線設備所知。基於該種子值和第一解析標籤為第一無線設備生成私密性地址A』(步驟220)。從第一無線設備向第二無線設備傳送分組310 (步驟230)。該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。該偽隨機函數可生成截短的由密鑰控制的散列消息認證碼(HMAC)或基於密碼的消息認證碼(CMAC)。該偽隨機函數應當是在密碼學上強壯的，從而要從私密性地址A』推導出共享私密性密鑰KP是不可行的。該私密性密鑰可以是基於第一和第二無線設備的配對而生成的配對設備密鑰。為了將設備配對，用戶可手動向每個設備中輸入代碼或以其他方式在這兩個設備之間建立安全性關聯。種子值Sl可以是一次性數(nonce)Ni、計數器值、 或時戳。私密性地址A』可以是該種子值與第一解析標籤級聯，以使得A』 = Sl Il RT1，其中 RTl = prf (Si，KP)。在種子值Sl為計數器值或時戳時，在私密性地址中可包括、部分地包括、或省略該種子值，這取決於接收方設備是否能夠以其他方法獲取其確切值。在種子值為一次性數附時，該一次性數如圖3中所示地在第一無線設備WDl處生成，且作為私密性地址A』的一部分在分組310中被傳送。此外，第二無線設備WD2可在僅與該第二無線設備相關聯的無線接收信道Rx2上接收來自第一無線設備WDl的該分組。第二無線設備可使用該偽隨機函數以該種子值(諸如一次性數Ni)和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第二解析標籤RT2。在第二解析標籤匹配第一解析標籤時，第二無線設備可將該私密性地址映射到第一無線設備。第一和第二無線設備可與多個其他設備配對。每一對(P1、……、PN)具有相關聯的私密性密鑰KPO。 該設備通過針對每個私密性密鑰KP(Pl、……、PN)生成解析標籤直至找到解析標籤中的匹配來映射私密性地址。參照圖4，第一無線設備WDl可在廣播匿名尋呼信道RxO上將分組310傳送給第二無線設備，且第二無線設備WD2可在由第一無線設備的私密性地址A』定義的無線接收信道 RxA'上將第二分組320轉發給第一無線設備。此外，第二無線設備可生成第二種子值(諸如一次性數N2)以用於基於該第二一次性數以及使用該第二一次性數與私密性密鑰Hi生成的第三解析標籤RT3來生成其自己的私密性地址A2』。第一無線設備可通過生成第四解析標籤RT4並將其與第三解析標籤RT3進行匹配來將第二私密性地址A2』映射到第二無線設備。無線設備應當在一段時間之後改變其私密性地址。相應地，與該設備相關聯的共用接收信道可改變，例如從RxA』改變為RxA」。本技術不依賴於諸如藍牙低能耗(LE)中那樣的、由與該設備配對的所有設備共享的秘密，諸如身份根(IR)。相反，以成對方式保護地址私密性。因此，即使與設備配對的一個設備受侵害，攻擊者也不能對除了該受侵害設備以外的其他設備進行活動跟蹤。參照圖5，本發明的另一方面可在於具有地址私密性保護且與第二無線設備WD2 共享私密性密鑰KP的設備500。該設備可包括用於使用偽隨機函數以種子值和該私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤RTl的裝置(處理器510)，其中該私密性密鑰僅為該設備和第二無線設備所知；用於基於該種子值和第一解析標籤為該設備生成私密性地址A』的裝置；以及用於向第二無線設備傳送分組310的裝置，其中該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。該設備可包括手錶、頭戴式送受話器、感測設備、或移動站102。該設備可進一步包括諸如存儲器之類的存儲介質520、顯示器530、以及諸如鍵盤之類的輸入設備Mo。該設備可包括無線連接陽0。本發明的另一方面可在於一種包括計算機可讀介質520的電腦程式產品，該計算機可讀介質520包括用於使計算機500使用偽隨機函數以種子值和私密性密鑰KP作為輸入自變量來生成第一解析標籤RTl的代碼，其中該私密性密鑰僅為該計算機和第二無線設備所知；用於使計算機基於該種子值和第一解析標籤生成私密性地址A』的代碼；以及用於使計算機向第二無線設備傳送分組310的代碼，其中該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。無線設備可包括基於由無線設備傳送或在無線設備上接收的信號執行功能的各種組件。例如，無線頭戴式送受話器可包括適配成基於經由接收機接收到的信號提供音頻輸出的換能器。無線手錶可包括適配成基於經由接收機接收到的信號提供指示的用戶接口。無線感測設備可包括適配成提供要傳送給另一設備的數據的傳感器。再次參照圖1，無線移動站(MS) 102可以與無線通信系統100的一個或更多個基站(BS) 104通信。無線通信系統100可進一步包括一個或更多個基站控制器(BSC) 106、以及核心網108。核心網可經由合適的回程連接至網際網路110和公共交換電話網(PSTN) 112。 典型的無線移動站可包括手持式電話或膝上型計算機。無線通信系統100可以採用數種多址技術中的任何一種，諸如碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、空分多址(SDMA)、極分多址(PDMA)、或本領域中所知的其他調製技術。無線設備114可經由一條或更多條無線通信鏈路來通信，這些無線通信鏈路基於或以其他方式支持任何合適的無線通信技術。例如，在一些方面，無線設備可與網絡相關聯。在一些方面，網絡可包括體域網或個域網(例如，超寬帶網絡)。在一些方面，網絡可包括區域網或廣域網。無線設備可支持或以其他方式使用各種無線通信技術、協議、或標準 (諸如舉例而言CDMA、TDMA, OFDM、OFDMA、WiMAX和Wi-Fi)中的一種或更多種。類似地，無線設備可支持或以其他方式使用各種相應調製或復用方案中的一種或更多種。無線設備由此可包括用於使用以上或其他無線通信技術建立一條或更多條無線通信鏈路並經由這一條或更多條無線通信鏈路來通信的合適組件(例如，空中接口)。例如，設備可包括具有相關聯的發射機和接收機組件(例如，發射機和接收機)的無線收發機，這些發射機和接收機組件可包括促成無線介質上的通信的各種組件(例如，信號發生器和信號處理器)。本文中的教示可被納入各種裝置(例如，設備)中(例如，在裝置內實現或由裝置執行)。例如，本文教示的一個或更多個方面可被納入到電話(例如，蜂窩電話)、個人數據助理(「PDA」)、娛樂設備(例如，音樂或視頻設備)、頭戴式送受話器(例如，頭戴式受話器、耳機等)、話筒、醫療設備(例如，生物計量傳感器、心率監視器、計步器、EKG(心電圖) 設備等)、用戶I/O設備(例如，手錶、遙控器、照明開關、鍵盤、滑鼠等)、輪胎氣壓監視器、 計算機、銷售點(POS)設備、娛樂設備、助聽器、機頂盒、或任何其他合適設備中。這些設備可具有不同功率和數據需求。在一些方面中，本文中的教示可適配成用在低功率應用中(例如，通過使用基於衝激的信令方案和低佔空比模式)，並且可支持各種數據率，包括相對高的數據率(例如，通過使用高帶寬脈衝)。在一些方面，無線設備可包括通信系統的接入設備(例如，Wi-Fi接入點)。此類接入設備可提供例如經由有線或無線通信鏈路至另一網絡(例如廣域網，諸如網際網路或蜂窩網絡)的連通性。因此，接入設備可使得另一設備(例如，Wi-Fi站)能接入該另一網絡或某些其他功能性。此外應領會，這些設備中的一者或其兩者可以是可攜式的，或者在一些情形中為相對非可攜式的。本領域技術人員將理解，信息和信號可使用各種不同技術和技藝中的任一種來表示。例如，以上描述通篇可能引述的數據、指令、命令、信息、信號、位、碼元、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光學粒子、或其任何組合來表示。本領域技術人員將進一步領會，結合本文中所公開的實施例來描述的各種解說性邏輯塊、模塊、電路、和算法步驟可實現為電子硬體、計算機軟體、或這兩者的組合。為清楚地解說硬體與軟體的這種可互換性，各種解說性組件、框、模塊、電路、和步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實現為硬體還是軟體取決於具體應用和加諸於整體系統的設計約束。技術人員對於每種特定應用可用不同的方式來實現所描述的功能性，但這樣的實現決策不應被解讀成導致脫離了本發明的範圍。結合本文所公開的實施例描述的各種解說性邏輯塊、模塊、和電路可用通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立門或電晶體邏輯、分立硬體組件、或其設計成執行本文所描述功能的任何組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，處理器可以是任何常規處理器、控制器、微控制器、或狀態機。處理器還可以被實現為計算設備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協作的一個或更多個微處理器、或任何其他此類配置。結合本文中公開的實施例來描述的方法或算法的步驟可直接在硬體中、在由處理器執行的軟體模塊中、或在這兩者的組合中實施。軟體模塊可駐留在RAM存儲器、快閃記憶體、ROM 存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬碟、可移動盤、CD-ROM、或本領域中所知的任何其他形式的存儲介質中。示例性存儲介質耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質讀取和寫入信息。在替換方案中，存儲介質可以被整合到處理器。處理器和存儲介質可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。在替換方案中，處理器和存儲介質可作為分立組件駐留在用戶終端中。在一個或更多個示例性實施例中，所描述的功能可在硬體、軟體、固件或其任何組合中實現。如果在軟體中實現為電腦程式產品，則各功能可以作為一條或更多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質上或藉其進行傳送。計算機可讀介質包括計算機存儲介質和通信介質兩者，其包括促成電腦程式從一地向另一地轉移的任何介質。存儲介質可以是能被計算機訪問的任何可用介質。作為示例而非限定，這樣的計算機可讀介質可包括RAM、 ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟存儲、磁碟存儲或其他磁存儲設備、或能被用來承載或存儲指令或數據結構形式的期望程序代碼且能被計算機訪問的任何其他介質。另外，任何連接也被正當地稱為計算機可讀介質。例如，如果軟體是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術從web網站、伺服器、或其他遠程源傳送而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術就被包括在介質的定義之中。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(⑶)、雷射碟、光碟、數字多用碟(DVD)、軟盤和藍光碟，其中盤(disk)往往以磁的方式再現數據，而碟(disc)用雷射以光學方式再現數據。上述的組合也應被包括在計算機可讀介質的範圍內。提供前面對所公開的實施例的描述是為了使本領域任何技術人員皆能製作或使用本發明。對這些實施例的各種修改對於本領域技術人員將是顯而易見的，並且本文中定義的普適原理可被應用於其他實施例而不會脫離本發明的精神或範圍。由此，本發明並非旨在被限定於本文中示出的實施例，而是應被授予與本文中公開的原理和新穎性特徵一致的最廣義的範圍。
權利要求
1.一種用於對與第二無線設備共享私密性密鑰的第一無線設備進行地址私密性保護的方法，包括在所述第一無線設備處使用偽隨機函數以種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤，其中所述私密性密鑰僅為所述第一和第二無線設備所知；基於所述種子值和所述第一解析標籤為所述第一無線設備生成私密性地址；以及從所述第一無線設備向所述第二無線設備傳送分組，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
2.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述偽隨機函數生成截短的由密鑰控制的散列消息認證碼。
3.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述偽隨機函數生成基於密碼的消息認證碼。
4.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述私密性密鑰是基於所述第一和第二無線設備的配對而生成的配對設備密鑰。
5.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述分組還包括所述種子值。
6.如權利要求5所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述種子值是一次性數。
7.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述種子值是由所述第一和第二無線設備維護的計數器值。
8.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述種子值是時戳。
9.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述分組包括所述種子值的一部分以用於在所述第一和第二無線設備之間同步所述種子值。
10.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，所述私密性地址是所述種子值與所述第一解析標籤級聯。
11.如權利要求1所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於，進一步包括 所述第二無線設備在僅與所述第二無線設備相關聯的無線接收信道上接收來自所述第一無線設備的所述分組；所述第二無線設備使用所述偽隨機函數以所述種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第二解析標籤；以及在所述第二解析標籤匹配所述第一解析標籤時，所述第二無線設備將所述私密性地址映射到所述第一無線設備。
12.如權利要求11所述的用於進行地址私密性保護的方法，其特徵在於 所述第一無線設備在廣播匿名尋呼信道上向所述第二無線設備傳送所述分組；以及所述方法進一步包括所述第二無線設備在由所述第一無線設備的所述私密性地址定義的無線接收信道上將第二分組轉發給所述第一無線設備。
13.一種具有地址私密性保護且與第二無線設備共享私密性密鑰的設備，包括 用於使用偽隨機函數以種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的裝置，其中所述私密性密鑰僅為所述設備和所述第二無線設備所知；用於基於所述種子值和所述第一解析標籤為所述設備生成私密性地址的裝置；以及用於向所述第二無線設備傳送分組的裝置，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
14.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述偽隨機函數生成截短的由密鑰控制的散列消息認證碼。
15.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述偽隨機函數生成基於密碼的消息認證碼。
16.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述私密性密鑰是基於所述第一和第二無線設備的配對而生成的配對設備密鑰。
17.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述分組還包括所述種子值。
18.如權利要求17所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述種子值是一次性數。
19.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述種子值是由所述設備和所述第二無線設備維護的計數器值。
20.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述種子值是時戳。
21.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述分組包括所述種子值的一部分以用於在所述第一和第二無線設備之間同步所述種子值。
22.如權利要求13所述的具有地址私密性保護的設備，其特徵在於，所述私密性地址是所述種子值與所述第一解析標籤級聯。
23.一種電腦程式產品，包括計算機可讀介質，包括用於使計算機使用偽隨機函數以種子值和私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的代碼，其中所述私密性密鑰僅為所述計算機和第二無線設備所知；用於使計算機基於所述種子值和所述第一解析標籤生成私密性地址的代碼；以及用於使計算機向所述第二無線設備傳送分組的代碼，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
24.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述偽隨機函數生成截短的由密鑰控制的散列消息認證碼。
25.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述偽隨機函數生成基於密碼的消息認證碼。
26.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述私密性密鑰是基於所述計算機和所述第二無線設備的配對而生成的配對設備密鑰。
27.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述分組還包括所述種子值。
28.如權利要求27所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述種子值是一次性數。
29.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述種子值是由所述計算機和所述第二無線設備維護的計數器值。
30.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述種子值是時戳。
31.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述分組包括所述種子值的一部分以用於在所述計算機和第二無線設備之間同步所述種子值。
32.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述私密性地址是所述種子值與所述第一解析標籤級聯。
33.一種具有地址私密性保護且與第二無線設備共享私密性密鑰的手錶，包括 用於使用偽隨機函數以種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的裝置，其中所述私密性密鑰僅為所述手錶和所述第二無線設備所知；用於基於所述種子值和所述第一解析標籤為所述手錶生成私密性地址的裝置；以及用於向所述第二無線設備傳送分組的裝置，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
34.一種具有地址私密性保護且與第二無線設備共享私密性密鑰的頭戴式送受話器， 包括用於使用偽隨機函數以種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的裝置，其中所述私密性密鑰僅為所述頭戴式送受話器和所述第二無線設備所知；用於基於所述種子值和所述第一解析標籤為所述頭戴式送受話器生成私密性地址的裝置；以及用於向所述第二無線設備傳送分組的裝置，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
35.一種具有地址私密性保護且與第二無線設備共享私密性密鑰的感測設備，包括 用於使用偽隨機函數以種子值和所述私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤的裝置，其中所述私密性密鑰僅為所述感測設備和所述第二無線設備所知；用於基於所述種子值和所述第一解析標籤為所述感測設備生成私密性地址的裝置；以及用於向所述第二無線設備傳送分組的裝置，其中所述分組包括所述私密性地址和所述第一解析標籤。
全文摘要
公開了一種用於對與第二無線設備共享私密性密鑰的第一無線設備進行地址私密性保護的方法。在該方法中，在第一無線設備處使用偽隨機函數以種子值和該私密性密鑰作為輸入自變量來生成第一解析標籤。該私密性密鑰僅為該第一和第二無線設備所知。基於該種子值和第一解析標籤為第一無線設備生成私密性地址。從第一無線設備向第二無線設備傳送分組。該分組包括該私密性地址和第一解析標籤。
文檔編號H04L29/12GK102369711SQ201080015910
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者D·J·朱裡安, L·肖, Y·J·金, Z·賈 申請人:高通股份有限公司