崔 超, 赵 云, 肖 勇, 林伟斌, 徐 迪

南方电网科学研究院有限责任公司, 广州 510663

1 引言

2004 年, IEEE 无线标准小组公布了802.11i 无线局域网安全补充标准[1], 其中定义了基于AES 的全新加密协议CCM 协议, 满足了当时无线局域网安全性的迫切需求, 推动工业4.0、物联网、智能家居、智能驾驶等技术从概念阶段逐渐走向成熟. 目前AES-CCM 加密协议已广泛被802.11、802.15、802.16、Bluetooth、Zigbee 等无线通讯协议采用.

CCM 协议主要由经典的密文块连接CBC 分组模式和计数器CTR 分组模式构成. CBC 分组模式主要用于生成消息完整性校验值(MAC), CTR 分组模式主要用于对传输数据加解密. 因此AES-CCM 加密协议同时具备验证数据完整性、真实性和保障数据安全性的功能.

基于上述安全高效的优点, AES-CCM 加密协议已普遍实现于可穿戴设备、车载网络设备, 智能监控设备中. 然而现在无线网络传输速度不断提高, 2013 年发布的802.11ac 通讯标准推出4×4 多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO) 技术, 将传输速率提高到1.3 Gbps, 2019 年发布的802.11ax通讯标准使用8×8 MIMO 技术, 在5 GHz 频段上可以带来高达4.8 Gbps 的第6 代Wi-Fi 连接速度, 而适用于无线VR 头戴和流媒体投屏应用的802.11ay 标准在60 GHz 的频段下, 传输速率可高达20 Gbps,这使得AES-CCM 加密协议处理数据的速度成为无线网络高速发展的瓶颈之一.

此外, 无线终端设备诸如可穿戴设备、智能报警设备等普遍为低功耗设备, 链路层数据加解密以及认证产生的功耗会成为设备的主要功耗. 很多IP 设计者会在数据发送前或接收后, 对数据加解密, 以降低峰值功耗, 这就产生额外的存储和速度开销. 因此AES-CCM 加密协……