浙江UWB安全數(shù)據(jù)通訊STS-加密、身份認證

DW3000系列才能支持UWB安全數(shù)據(jù)通訊，DW1000不支持

IEEE 802.15.4a沒有數(shù)據(jù)通訊安全保護機制，IEEE 802.15.4z中指定的擴展得到增強（在PHY/RF級別）：增添了一個重要特性“擾頻時間戳序列（STS）”，該特性增添了加密、隨機數(shù)生成等。

STS缺省是關閉，只有打開和使用才能體現(xiàn)UWB安全通訊。STS的使用涉及AES的公鑰和私鑰的管理和使用。

UWB 是一種基于脈沖的系統(tǒng)，使用一系列非常窄的 2 納秒脈沖。這些窄脈沖經(jīng)過編碼和傳播，將會占用 500 MHz 的帶寬。脈沖序列使用 IPATOV 和偽隨機安全 STS 編碼進行編碼，分別重復多次。標頭和 STS 后面是 MAC 標頭和數(shù)據(jù)。此標頭、STS、MAC 標頭和數(shù)據(jù)序列構成一幀。

加擾時間戳序列（Scrambled Timestamp Sequence, STS）:

增強了數(shù)據(jù)的完整性（integrity），進一步提高了UWB技術在應用的安全性。

對于BPRF和HPRF模式，STS字段都是可選的。

STS引入之后，數(shù)據(jù)幀變更為4種模式，即SP0、SP1、SP2、SP3。

STS使用偽隨機序列和加密技術來保護每幀中生成的時間戳數(shù)據(jù)的完整性。此生成過程依賴于高級加密標準 (AES) 安全協(xié)議。

AES 是一種用于保護信息的對稱分組密，STS 利用鏈接兩端的私鑰和公鑰來加密和交換初始 STS 密鑰。初始化完成后，在每次傳輸后都會使用一種復雜的算法來更改此 STS 代碼。

STS 字段由一組偽隨機二進制相移鍵控 (BPSK) 調(diào)制脈沖組成， BPSK 調(diào)制序列的偽隨機性由密碼安全的偽隨機數(shù)發(fā)生器確保，由于序列的偽隨機性，沒有周期性，因此允許接收器產(chǎn)生可靠、高度準確和無偽影的信道延遲估計。

UWB物理層

IEEE標準定義了一種非常靈活的UWB物理層，通過調(diào)整如同步前導長度、前導碼、數(shù)據(jù)速率等參數(shù)來實現(xiàn)。

Responder用SYNC同步收到的UWB信息，STS用于生成一個防篡改的時間戳。

PHY Header包含PSDU信息，PSDU由5部分組成，PPDU(PHY protocal data unit)物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元：

1.    SYNC：又稱前導碼區(qū)域，接收機為了檢測和同步UWB信號，首先必須找到符合協(xié)議的前導碼；前導碼（由0/1組成的一種幀結構，通知目標做好接受準備）；

2.    SFD：報文起始分隔符；

3.    STS：安全時間戳；

4.    PHY header(PHR)(SP3沒有)，物理頭；

5.    PHY 服務數(shù)據(jù)單元(PSDU)(SP3沒有），物理層服務數(shù)據(jù)單元。

Responder用SYNC和SFD同步收到的UWB信息，STS則用于生成1個防止篡改的時間戳，PHR包含了關于PSDU的內(nèi)容，PSDU包含了有效信息，就是Initiator真正想傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

802.15.4z 規(guī)范提供了多對多 UWB 架構，為安全的多點測距區(qū)域網(wǎng)絡 (RAN) 提供了基礎。