一种三步握手协议方法

摘要

本发明涉及一种适合超宽带网络的三步握手协议方法。该方法包括以下步骤：1)发起者向响应者发送消息1；2)响应者收到消息1后，向发起者发送消息2；3)发起者收到消息2后向发起者发送消息3；4)响应者收到消息3后向发起者发送消息4；5)发起者收到消息4后，各自获得相应的成对临时密钥PTK和密钥确认密钥KCK。本发明用于成对临时密钥PTK更新时，发送者直接利用上一次成对临时密钥PTK协商过程产生并保存的I-Nonce构造消息1发送给响应者，同时三步握手协议所交互的消息无需进行加密处理，因此相比ECMA386的三步握手协议不仅具有防重放的功能，而且在资源受限的应用中更具有优势。

主权项

1、一种三步握手协议方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)发起者向响应者发送消息1，消息1中包括PTKID、MKID、UD、I-Nonce，其中成对临时密钥标识PTKID是发起者随机选取的值，该成对临时密钥标识PTKID不与本地存储的或正在进行的三步握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同，主密钥标识MKID是成对主密钥PMK的标志，更新标识UD表示是否为成对临时密钥PTK的更新过程，I-Nonce是发起者生成的随机数；2)响应者收到消息1后，进行如下处理：2. 1)验证主密钥标识MKID是否为发起者和响应者预共享的成对主密钥PMK的标识；若不是，则丢弃该消息，若是则执行步骤2.2)；2. 2)验证是否存在使用该主密钥标识MKID正在执行的三步握手协议；若存在，则丢弃该消息，若不存在，则执行步骤2.3)；2. 3)验证成对临时密钥标识PTKID；若成对临时密钥标识PTKID与本地存储的或正在进行的三步握手协议或成组临时密钥GTK分发协议中使用的临时密钥标识TKID相同，则丢弃该消息，若不相同，则执行步骤2.4)；2. 4)验证更新标识UD是否为成对临时密钥PTK更新过程；若不是，则执行步骤2.5)，若是，则检查I-Nonce是否与本地保存的上一次成对临时密钥PTK协商过程成功后发起者和响应者所协商的I-Nonce值相同，若不相同，则丢弃该消息，若相同，则执行步骤2.5)；2. 5)利用随机数产生函数计算生成随机数R-Nonce，并利用扩展函数对成对主密钥PMK、I-Nonce、R-Nonce、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC进行计算得到成对临时密钥PTK、密钥确认密钥KCK和下一次成对临时密钥PTK协商过程的I-Nonce的种子，然后对该种子使用扩展函数计算得到下一次成对临时密钥PTK协商过程的I-Nonce并保存，并向发起者发送消息2，消息2中包括PTKID、MKID、UD、R-Nonce、PTK-MIC，其中成对临时密钥标识PTKID、主密钥标识MKID和更新标识UD与消息1中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密钥KCK对消息2中除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数、消息1中的随机数I-Nonce、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC计算的消息完整性码MIC；3)发起者收到消息2后，进行如下处理：3. 1)若成对临时密钥标识PTKID、主密钥标识MKID、更新标识UD和随机数I-Nonce与消息1中的对应值不成立，则丢弃该消息，若成立，则执行步骤3.2)；3. 2)利用扩展函数对成对主密钥PMK、I-Nonce、R-Nonce、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC进行计算得到成对临时密钥PTK、密钥确认密钥KCK和下一次成对临时密钥PTK协商过程的I-Nonce的种子，然后对该种子使用扩展函数计算得到下一次成对临时密钥PTK协商过程的I-Nonce并保存，利用本地密钥确认密钥KCK重新计算消息2中除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数、消息1中的随机数I-Nonce、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的消息完整性码MIC并与消息2中的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC进行比较；若两者不相同，则丢弃该消息，否则向发起者发送消息3，消息3中包括PTKID、MKID、UD、R-Nonce、PTK-MIC，其中成对临时密钥标识PTKID、主密钥标识MKID、更新标识UD和随机数R-Nonce与消息2中的对应值相同，成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC是利用本地密钥确认密钥KCK对消息3中除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC计算的消息完整性码MIC；4)响应者收到消息3后，进行如下处理：4. 1)若成对临时密钥标识PTKID、主密钥标识MKID、更新标识UD和随机数R-Nonce与消息2中的对应值不成立，则丢弃该消息，若成立，则执行4.2)操作；4. 2)利用本地密钥确认密钥KCK重新计算消息3中除成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC外的其他参数、发起者的MAC地址I-MAC和响应者的MAC地址R-MAC的消息完整性码MIC并与消息3中的成对临时密钥消息完整性码PTK-MIC进行比较；若两者不相同，则丢弃该消息，若相同，则发起者和响应者成功完成了三步握手协议，各自获得了相应的成对临时密钥PTK密钥、确认密钥KCK和下一次双方用于成对临时密钥PTK更新时的I-Nonce。