CN112235794A - 一种带加密芯片wapi模块和传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种带加密芯片WAPI模块,包括主控芯片连接加密芯片和射频芯片,主控芯片对整个WAPI模块的连接管理、配置、WAPI协议栈以及IESEC加密条件下的数据通信;加密芯片对WAPI鉴权和IPSEC鉴权所需的加密证书存储、证书验证和密钥协商、私钥数据解密;射频芯片负责无线数据收发和数据传输;WAPI模块的主控芯片具有以下接口:以太网接口或USB接口或则RS232/485一种或全部接口用于连接终端;在WAP模块上安装了WAPI协议栈用于连接无线网络,WAPI鉴权和IPSEC鉴权,提供数据转发能力供设备数据通信。利用安全芯片和IPSEC提升WAPI技术的安全性,降低使用WAPI技术的门槛,增加客户的易用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种WAPI模块与应用,尤其是一种带有加密芯片的WAPI模块设计和使用该模块及应用。
背景技术
目前,基于无线局域网(WLAN)的技术已得到广泛应用,WAPI作为中国的无线局域网强制标准,也在国内得到了很大发展,出现了大量支持WAPI的终端如智能手机,平板电脑。WAPI是中国无线局域网标准。现有技术的WAPI手机专用无线模组如AW-GH32,可同时支持“WAPI/WAPI+Wi-Fi/WAPI+Wi-Fi+蓝牙”,也就是说,WAPI终端可同时兼容WIFI,并且可以配合CDMA、GSM、3G等不同规格手机的应用。
然而,在一些专用通信领域,WAPI技术发展却比较缓慢,主要原因是,使用WAPI通信有一定技术门槛,使得部分厂家无法方便的使用WAPI技术、WAPI终端在使用时需要导致各种证书的操作比较繁琐,影响了用户的使用体验、一些场景还需要有更高的保密需要,这些因素都限制了WAPI技术在专用通信领域的使用和发展。
现有技术还可参见CN102035797B一种基于WAPI的媒体传输***及方法,该方法包括,当WAPI终端、接入点及服务器启动后完成相互鉴别,所述服务器使用WAPI协议规定的保密协议对WAPI终端请求的业务数据进行加密,之后将加密后的数据通过接入点发送至WAPI终端。采用本发明,当WAPI终端通过数字证书完成与接入点及服务器的鉴别验证后,接入点可将从服务器接收的数据信息透明传输至WAPI终端,在保证保密传输特性的情况下,提高了传输效率,降低了用户的使用成本,方便WAPI终端收看相关节目。
CN201210217744.X获取WAPI证书的方法及***,提供了一种获取WAPI证书的方法,所述方法包括:移动终端接入一开放接入点,并将携带IMSI验证请求的信息发送到所述开放接入点;所述开放接入点将所述携带IMSI验证请求的信息发送至认证服务器,并通过所述认证服务器向网络服务器发起所述IMSI的验证请求;所述认证服务器根据所述网络服务器验证所述IMSI有效的信息生成WAPI证书,并将所述WAPI证书发送到所述移动终端。本发明还相应的提供一种获取WAPI证书的***。借此,本发明可以使终端用户方便的获取WAPI证书,提高用户体验。
CN105554742B一种实现RFID加密通信的WAPI模块电路及加密方法,提供一种实现RFID加密通信的WAPI模块电路,包括应用处理器、以及与所述应用处理器相连接的电源模块,无线模块,mini UICC卡和数据存储模块,所述应用处理器与mini UICC卡之间通过SPI接口连接,应用处理器与无线模块之间通过USB接口连接,同时无线模块还与天线连接;所述应用处理器包括两个GPIO接口,其分别与所述mini UICC卡的SPI状态信号接口和SPI复位信号接口连接;所述应用处理器包括两组B通信接口。
现有的WiFi模块又名串口WiFi模块,属于物联网传输层,功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块,符合IEEE802.11协议栈网络标准,内置TCP/IP协议栈,能够实现用户串口、以太网、无线网(WIFI)3个接口之间的任意透明转换,使传统串口设备更好的加入无线网络通过串口WiFi模块,传统的串口设备在不需要更改任何配置的情况下,即可通过Internet网络传输自己的数据。现有模块支持多种无线网络加密方式,能充分保证用户数据的安全传输,包括:WEP64/WEP128/TKIP/CCMP(AES)WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK。现有的WAPI或WIFI并无加密芯片完成的二次加密功能附加。
发明内容
本发明目的是,基于WAPI无线局域网鉴别和保密基础结构的安全协议的模块,提出一种带有加密芯片功能的WAPI模块设计和传输方法,可以简单终端设备使用WAPI通信技术的门槛,简化用户连接WAPI无线网络的操作,增强WAPI通信的安全性。尤其是利用加密芯片结合WAPI无线通信技术及IPSEC技术。
本发明的技术方案是:一种带加密芯片WAPI模块,其特征是,包括主控芯片连接加密芯片和射频芯片,主控芯片对整个WAPI模块的连接管理、配置、WAPI协议栈以及IESEC加密条件下的数据通信;加密芯片对WAPI鉴权和IPSEC鉴权所需的加密证书存储、证书验证和密钥协商、私钥数据解密;射频芯片负责无线数据收发和数据(加密)传输;
其次,WAPI模块的主控芯片具有以下接口:以太网接口或USB接口或则RS232/485一种或全部接口用于连接终端;设有一个注钥口用于密钥注钥及设备参数配置;射频芯片的射频接口用于连接天线;
在WAP模块上安装了WAPI协议栈用于连接无线网络,WAPI鉴权和IPSEC鉴权,并最终提供数据转发能力供设备数据通信。
进一步,加密芯片用于存储证书及证书私钥,内容包括WAPI ASUE证书及密钥,WAPI AS证书,IPSEC加密用RSA客户端证书及密钥及服务器证书,证书通过模块的注钥口进行导入。
进一步,在WAPI鉴权和IPSEC隧道建立过程中,涉及到的证书验证及私钥加密解密操作,均在加密芯片中完成,鉴权和隧道建立后,通信密钥传输给主控模块和射频模块,用于正常通信数据的加密解密。
进一步,注钥口不仅可用于证书导入、私钥注钥,也可同时用于快速更新主控芯片的配置如连接的热点的SSID(SSID其中就是Wifi无线网络名称,SSID广播属于无线路由器设置中的专业术语)等信息,实现一键式注钥配置功能。
较优的,模块也可以通过网络下载方式实现证书导入和私钥注钥及设备配置功能。
与现有的WAPI仅为cpu的一个外设相比较,现有WAPI芯片只会提供WAPI芯片的驱动程序,这个程序是网络分层中的二层协议(MAC层),并不包含三层协议(tcp/ip层)。本发明方法的方案将内置于主控芯片,使用本发明方案的终端设备无需再集成WAPI协议栈,降低终端设备使用WAPI技术的门槛;利用本发明主控芯片的运算能力结合加密芯片,为WAPI数据提高证书加密和使用IPSEC进行数据二次加密,提高了WAPI数据通信的安全性;模块使用外置注钥口进行注钥和配置一键式操作,增加了设备易用性。本发明技术方案使用了现有的一些技术进行扩展,具有良好的通用性和扩展性。
有益效果:本发明提供一种带有加密芯片的WAPI模块设计和传输方法,可以简单终端设备使用WAPI通信技术的门槛,简化用户连接WAPI无线网络的操作,增强WAPI通信的安全性。实现加密传输的方法,使用该技术能利用加密芯片结合WAPI无线通信技术及IPSEC技术(互联网安全通信协议,通过对IP协议的分组进行加密和认证来保护IP协议的网络传输协议族、和一些相互关联的协议的集合),实现数据的加密无线传输,该发明既提高了通信的易用性,也提高了通信的保密性和安全性。降低终端使用WAPI技术难度、增强WAPI通信的安全性、简化用户连接WAPI网络的步骤。本发明利用安全芯片和IPSEC技术,进一步提升了WAPI技术的安全性,同时,内置WAPI协议栈以及通过注钥口配置模块的软件设计,降低了设备使用WAPI技术的门槛,增加了客户的易用性,具有良好的使用前景。
附图说明
图1是本发明中模块的框架原理图。
图2是本发明中模块的软件工作流程图。
图3是本发明中描述的模块使用加密芯片的WAPI鉴权流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步的说明。
实现发明所描述的一种带加密芯片WAPI模块设计和传输方法,它包括以下:
带加密芯片WAPI模块实现加密传输的方法,使用该技术能利用加密芯片结合WAPI无线通信技术及IPSEC技术。WAPI模块设计主要由主控芯片,加密芯片和射频芯片三部分完成,本发明将WAPI协议栈内置于主控芯片,终端设备无需再集成WAPI协议栈(各层协议的总和,其形象的反映了一个网络中文件传输的过程:由上层协议到底层协议,再由底层协议到上层协议),降低终端设备使用WAPI技术的门槛;利用主控芯片的运算能力结合加密芯片,为WAPI数据提高证书加密和使用IPSEC进行数据二次加密,提高了WAPI数据通信的安全性;模块使用外置注钥口进行注钥和配置一键式操作,增加了设备易用性。本发明使现有的一些技术进行扩展,具有良好的通用性和扩展性。
首先,本发明方法与***在嵌入式终端***上实施。模块的框架原理图如图1所示,模块的主控芯片具有USB-Host接口或SDIO接口用于连接射频芯片;具有SPI或I2C接口用于连接加密芯片;具有以太网接口或USB-Slave接口用于连接需要使用WAPI网络的电脑或终端设备,具有串口用于注钥及配置。模块内置WAPI协议栈,IPSEC协议栈和证书管理软件,进行WAPI鉴权和IPSEC鉴权时,将使用证书管理软件和加密芯片通信,最终完成鉴权操作,再配合模块***的连接管理和路由管理,最终提供一个安全加密的数据通道给终端设备。
其次,本发明的软件流程图参考附图2:模块设备启动后自动搜索网络,搜索到所需的SSID的接入点后,进行无线关联操作,之后利用加密芯片存储的WAPI证书和私钥进行鉴权,鉴权成功后获取IP地址,然后根据IPSEC的配置,利用加密芯片存储的IPSEC证书和私钥,进行IPSEC鉴权,鉴权成功后,创建IPSEC隧道,之后打开模块的数据转发功能,开始数据通信。
第三,本发明中使用加密芯片的WAPI鉴权流程参考图3:模块在关联上无线网络后,将会接收到设备的鉴别激活请求,模块软件到加密芯片的获取证书及生成数据挑战内容,然后发送到AP,之后等AP验证通过后,模块接收AP的接入鉴别响应,模块软件将响应内容的证书签名送加密芯片进行验证如果不通过,则重新进入关联网络流程,如果通过,则加密芯片通过私钥生成一个ECHD种子数据发送给AP进行密钥协商流程,完成协商后,模块软件从加密芯片获取到通信密钥,用于正常数据加密通信。
以下通过一个实例作进一步的说明:
一、硬件包括:
嵌入式开发板一块(本例使用一款ARM9芯片,芯片具有一个USB-Host用于连接射频模块,USB-Slave接口用于连接电脑)、射频模块、加密芯片模块、测试电脑一台、支持WAPI协议的AP及AS设备一套,服务器一台,网线,串口线若干。典型的加密芯片型号:纳捷RJGT102或鼎信科技CSGDX-SEC-201701。WAPI的协议版本号是GB 15629.1104-2006,WAPI证书和私钥版本号现在都是1;加密芯片生成ECHD种子是运行于加密芯片上的软件算法程序。
二、具体过程
嵌入式设备按附图1所示连接好各种芯片,并交叉编译安装本发明所述软件,设备的网口连接到测试电脑的网口,设备的注钥口连接测试电脑的串口;AP配置为WAPI证书模式,AS下发相关的客户证书并安装到AP,设备的证书拷贝到电脑;服务器安装好IPSEC服务,并释放相关证书到测试电脑;服务器安装WEB服务用于网络测试。
三、具体操作过程:
1.设备开机,等待开机完成后,电脑通过配置软件通过注钥口向设备注入安装证书,并更新相关的设备配置信息,然后重新启动设备。
2.等待设备启动,等待设备完成WAPI鉴权和IPSEC鉴权,创建安全加密数据通道。
3.电脑的以太网口配置为动态获取地址,然后从设备获取一个IP地址。
4.打开电脑的浏览器软件,访问服务器的WEB地址,此时应该能看到服务器上的WEB内容。
以上只是本发明的优选实施方式,对于本领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的情况下,还可以做若干修改和润色,这些改进和润色也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种带加密芯片WAPI模块,其特征是,包括主控芯片连接加密芯片和射频芯片,主控芯片对整个WAPI模块的连接管理、配置、WAPI协议栈以及IESEC加密条件下的数据通信;加密芯片对WAPI鉴权和IPSEC鉴权所需的加密证书存储、证书验证和密钥协商、私钥数据解密;射频芯片负责无线数据收发和数据(加密)传输;
其次,WAPI模块的主控芯片具有以下接口:以太网接口或USB接口或则RS232/485一种或全部接口用于连接终端;设有一个注钥口用于密钥注钥及设备参数配置;射频芯片的射频接口用于连接天线;在WAP模块上安装WAPI协议栈用于连接无线网络,WAPI鉴权和IPSEC鉴权,并最终提供数据转发能力供设备数据通信。
2.如权利要求1所述的带加密芯片WAPI模块,其特征是,加密芯片用于存储证书及证书私钥,内容包括WAPI ASUE证书及密钥,WAPI AS证书,IPSEC加密用RSA客户端证书及密钥及服务器证书,证书通过模块的注钥口进行导入。
3.如权利要求1所述的带加密芯片WAPI模块,其特征是,注钥口用于证书导入、私钥注钥,也可同时用于快速更新主控芯片的配置如连接的热点的SSID(SSID其中就是Wifi无线网络名称,SSID广播属于无线路由器设置中的专业术语)等信息,实现一键式注钥配置功能;或WAPI模块也可以通过网络下载方式实现证书导入和私钥注钥及设备配置功能。
4.如权利要求1-3之一所述的带加密芯片WAPI模块的传输方法,其特征是,WAPI模块在WAPI鉴权和IPSEC隧道建立过程中,涉及到的证书验证及私钥加密解密操作,均在加密芯片中完成,鉴权和隧道建立后,通信密钥传输给主控模块和射频模块,用于正常通信数据的加密解密;WAPI模块通过网络下载方式实现证书导入和私钥注钥及设备配置功能。
5.如权利要求4所述的带加密芯片WAPI模块的传输方法,其特征是,装WAPI模块的电脑设备开机,等待开机完成后,电脑通过配置软件通过注钥口向设备注入安装证书,并更新相关的设备配置信息,然后重新启动电脑设备。
6.如权利要求4所述的带加密芯片WAPI模块的传输方法,其特征是,等待电脑设备启动,等待设备完成WAPI鉴权和IPSEC鉴权,创建安全加密数据通道;
电脑设备的以太网口配置为动态获取地址,然后从电脑设备获取一个IP地址;
WPAI模块设备启动后自动搜索网络,搜索到所需的SSID的接入点后,进行无线关联操作,之后利用加密芯片存储的WAPI证书和私钥进行鉴权,鉴权成功后获取IP地址,然后根据IPSEC的配置,利用加密芯片存储的IPSEC证书和私钥,进行IPSEC鉴权,鉴权成功后,创建IPSEC隧道,之后打开模块的数据转发功能,开始数据通信。
7.如权利要求4所述的带加密芯片WAPI模块的传输方法,其特征是,使用加密芯片的WAPI鉴权流程:WPAI模块在关联上无线网络后,将会接收到设备的鉴别激活请求,模块软件到加密芯片的获取证书及生成数据挑战内容,然后发送到AP,之后等AP验证通过后,模块接收AP的接入鉴别响应,模块软件将响应内容的证书签名送加密芯片进行验证如果不通过,则重新进入关联网络流程,如果通过,则加密芯片通过私钥生成一个ECHD种子数据发送给AP进行密钥协商流程,完成协商后,模块软件从加密芯片获取到通信密钥,用于正常数据加密通信。
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