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  • 互联网的进化-从传递信息到传递价值区块链技术 (119页)
  • 电力与信息的深度融合是能源互联网发展研究趋势,文中主要针对电力信息融合趋势下的 ...扑和运行层面进行分析,提出了能源互联网下电力信息风险传递前瞻性课题研究思路,借鉴风险元 理论建立了研究该问题的三维框架。
  • 行业分类-互联网-基于设备互联协议组的双向传递时间信息的方法.zip
  • 在设计产品的过程中,产品经理和设计师的职责之一,是有效的向用户传递信息。在互联网产品中,操作引导、结果反馈、界面呈现的元素、大小、颜色等,都可以看作是信息的传递。高效准确的信息传递,是良好用户体验的...
  •  我们常常认为,2018年是... 现如今,我们的生活时时刻刻都离不开互联网,我们平时的吃喝玩乐都可以通过互联网实现,我们在网上聊天、点外卖、看网剧、订火车票……可以说,互联网的出现,大大改善了人们的生...

     

      我们常常认为,2018年是区块链大年,在这一年,区块链逐渐走进群众视野,成为茶余饭后的话题。在很多情况下,我们都将区块链比喻成早期的互联网,这不仅表现出区块链在今年的热度,也暗示着人们对区块链未来相关应用的期待。

    中企通宝区块链

      现如今,我们的生活时时刻刻都离不开互联网,我们平时的吃喝玩乐都可以通过互联网实现,我们在网上聊天、点外卖、看网剧、订火车票……可以说,互联网的出现,大大改善了人们的生活,实时交互、资源共享、超越时空的特点,让很多人能够足不出户就能体验购物、聊天、美食、娱乐等种种便利生活。

     

      然而,在互联网经历了发展期、爆发期之后,渐渐开始遇到瓶颈,甚至有人说,互联网已经开始进入下半场,此时人们纷纷把下一轮接力跑的希望放在了区块链身上。

     

      区块链的优势已然十分明显,但是由于尚处在发展萌芽阶段,风险、不确定性因素增加,相比之下,互联网经过了十多年发展,即便存在弊端,但体系已经相当成熟。面对区块链、互联网交汇的档口,还是要以客观的态度去对待。

    CAM公链

      互联网诞生后,改变了人类获取信息的方式,无论是邮件、社交聊天软件,还是新闻、文献资料,统统能被电脑一网打尽,相比书信、报刊、书页,传播效率不知提高多少倍。互联网很好的实现了高效、稳定传输信息的初衷,却没有考虑到收益权和处置权。

     

      信息传输效率提升的很大一部分原因是,信息可以实现无限复制,这样做却极大破坏了信息的价值传递。打开搜索引擎,盗版信息随处可见。

     

      区块链技术的出现,凭借其连通性、分布式特征,能很好实现点对点沟通,另外,凭借可追溯的特点,让信息传递有迹可循,从而保障信息所有者的收益权、处置权。

    CAM中企矩阵

      这是一个开放的时代,我们并不提倡单一的价值观,多元发展、百花齐放更适用于当代生存法则。就区块链目前的发展水平来看,谈谁颠覆谁还为时过早。区块链与互联网并非完全抵制排斥,互联网的出现让人与人之间、国与国之间的距离更近了,信息传递速度更迅速了,而区块链的出现让互联网更具价值了。由此可见,两者能达到相辅相成的状态,我们可以相信,两者优势的结合更能达到好的效果,这样一来,区块链+互联网是不是听起来也很不错呢?

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  • 综合性学习我们的互联网时代部编本人教版八年级上册1.了解网络交往的特点感受互联网传递信息快捷与方便的神奇性2.学习正确运用现代信息手段搜集和整理信息知晓网络交往的规则和网上自我保护的知识提高对网络交往
  • 信息素养在现代互联网中的作用,在现代互联网及无线终端设备的不断普及的当今社会,小到乡村农舍,大到宾馆酒店,只要有人类活动的地方,便会有数以亿亿计的信息数据被传递、交换、检索,庞大的数据量以及多种多样的...
  • 互联网汽车信息娱乐系统基础框架

    千次阅读 2016-10-08 16:26:31
    目前成熟且已经量产面市的互联网汽车主要体现在它的车载设备(中控部分的信息娱乐系统)。这种车载互联体现主要在几个方面:TSP(Telematics Service Providers)服务、移动网络(4G)\WIFI、手机互联。那么一台互联网...

            在互联网思维大潮下,汽车行业也随之变革加入了互联网元素,称之为互联网汽车。目前成熟且已经量产面市的互联网汽车主要体现在它的车载设备(中控部分的信息娱乐系统)。这种车载互联体现主要在几个方面:TSP(Telematics Service Providers)服务、移动网络(4G)\WIFI、手机互联。那么一台互联网汽车里的车载主机到底有哪些部分呢?本文借助典型的车载主机从具体模块的角度来介绍其框架。

            一个典型的车载主机系统常被称作车载信息娱乐系统Audio Infotainment 简称AI系统,AI主要包括Vehicle Interface Processor(VIP),Application Processor(AP), TelematicsBox(T-Box)三个部分(有的也包括仪表部分,由于此部分与AI系统少有,本文不做讨论),Figure 1-1表示这三个部分框图概要。


    Figure 1-1. AI System Block

           VIP部分介绍

            VIP 是系统车载系统的核心,它负责几个方面:电源管理、网络、启动Application Processor、监控系统是否稳定运行(包括温度监测、电压监测)、故障诊断信息、下线检测等。

            AI系统中的电源管理尤为重要,它控制着AI系统的所有关键模块的供电及根据电源模式改变工作模式,同时监视正常运行时的电压状态。AI系统的电源需要依赖整车供电系统,轿车的供电电压是12V,但车厂要求在一定的电压范围内所有整车电子器件工作必须稳定,比如9V-16V之间。但极端情况下(电池老化亏电、缺电时接外部电源启动源)在启动时电压范围可能会在6V-30V之间,这时要求对于启动时需要运行的模块的工作电压范围要达到6V-30 V(如:起动机控制、发动机防盗、AI系统中的VIP等)。

           车厂定义了整车电源管理规范,并定义在每种电源状态下整车工作行为,在AI系统中VIP负责电源状态管理,需要根据规范和系统要求定义出多种工作模式:正常运行模式、关机模式、临时使用模式、诊断模式、异常模式。在每种工作模式下VIP软件会定义出AI对应的运行状态,每种状态会定义出哪些模块是需要正常工作的哪些需要关闭的。其中关机状态并不是整个车载设备完全断电,而是车载设备进入了深度休眠模式,在这种模式下的待机电流要符合车厂的标准(比如小于1mA或更小);临时使用模式指在ACC ON状态下,用户打开AI系统使用,比如听收音机看电影等。这些模式之间根据各种外部因素条件进行切换,外部条件包括:CAN网络中的电源状态消息,当钥匙开关转动时向CAN网发送电源状态;用户操作:在正常模式下短按下power键关屏,长按表示关机等;电源监测:实时检测电源电压对不同范围的电压做不同处理等等。Table 1-1列出了大致的状态流转情况,但此表不很严谨。实际应用中的工作状态要复杂的多。每种工作状态的切换所依赖的条件也非常多,下表只列出了很小一部分作为参考。

    Condition

    Run

    OFF

    Abnormal

    Temporary use

    Diagnosis

    ACC ON

     

    Run

     

    Run

     

    ACC OFF

     

     

    OFF

    OFF

    OFF

    Power Key Press

     

    Run

     

    Run

     

    Power Key Long Press

    OFF

     

    OFF

    OFF

     

    Can Power ON

     

    Run

     

     

     

    Can Power OFF

    OFF

     

    OFF

    Can Power OFF

    OFF

    Can Diagnosis

    Diagnosis

     

     

    Can Diagnosis

     

    Voltage High

    Abnormal

     

    Abnormal

    Abnormal

    Abnormal

    Voltage Low

    Abnormal

     

    Abnormal

    Abnormal

    Abnormal

    Table 1-1. Power Working Mode

            除此之外VIP还负责给AP供电,AP的各个模块电源启动顺序有严格的要求,所以一般会使用配套的Power Manager IC (PMIC)来支持AP的上电,VIP只需要给PMIC供电和发送Reset信号即可。

            车载的网络指的主要是CAN(Controller Area Network)网络, LIN(Local Interconnect Network)。其中CAN已成为汽车动力系统和车身电子系统最主要的应用网络。车厂定义AI系统需要接收处理哪些CAN消息,和需要发送哪些消息到CAN网络上。其中接收的消息一些由VIP直接处理,比如电源状态,唤醒信号,警报音等等,其他的消息由VIP透传给AP处理,如获取车身ECU的状态信息:车门车窗状态,大灯状态,车速、发动机转速、各种传感器信号,空调状态等等;另外AI系统也需要发送控制及状态信号到CAN网络,实现信息同步及车身单元控制,比如空调控制、时间同步、车门车窗控制等等。

            AI系统需要支持诊断功能,当从CAN网络接收到诊断请求后,上报诊断码。一般在AI系统中需要按照车厂的要求在固定周期时间内监测模块状态,如:显示、摄像头、USB、电源、收音机、天线、功放\Speaker等的状态。有些模块需要由VIP检测并生成诊断码,如电源模块。其他的模块由AP检测,并周期性地把诊断结果上报给VIP模块,VIP统一把诊断信息保存在内部存储上。当收到诊断请求后把诊断码发送到CAN网络,由诊断仪接收处理。

    Figure 1-2. Vehicle CAN


            AP部分介绍

            AP在AI系统中主要负责娱乐系统部分、车身部分功能控制、车身信息显示、行车安全监控等。在Figure1-1中AP相关部分描述了大部分的功能模块。

            Audio模块是AI中最为复杂,它和许多模块都有直接或间接的联系;最容易出错,调试周期长的模块之一。Figure 1-3表示Audio 子系统。Audio子系统从软件实现的角度分为五个部分:DSP控制驱动,声卡驱动,音频策略,快速启动时的声音输出,后期的性能调试;DSP的控制主要是芯片初始化及提供所有所需的的功能接口,包含音量控制、音源选择、响度补偿、音源平衡、速度音量补偿、Fader\Balance、EQ、Mute、Click\Clack\Chime控制等;声卡驱动主要需要实现多声卡的实现及把DSP提供的接口封装成ALSA接口;音频策略定义了混音策略、各个音量的等级、响度补偿策略等等应用场景;快速启动时的声音输出主要是各种报警音、提示音的输出,由于此时AI系统还可能没有正常工作,所以很多车载使用VIP控制Audio模块,这样可以保证快速出声。后期的性能调试主要是保证Audio的性能符合车厂的标准,如音量曲线,频响曲线,最大输出失真度等。

            通常在AI系统中有Radio模块、语音模块、CD(现在已经非常少见)模块和Audio模块关系很紧密,在这里把它们一起称为Audio模块,Radio部分包含FM、AM,若是海外版本通常会加上RDS和DAB功能。语音部分在车载中的地位越来越重要,它包括语音识别、控制、蓝牙通话等,这些都能在汽车行驶中提高行车安全。语音处理过程中需要处理回声消除/减少噪声(EC/NR)以提高语音识别率和通话质量。语音模块中除了可以用语音芯片处理EC/NR外也可以使用纯软件的语音算法库来解决。Radio在车内是最常用的功能之一,通常实现FM\AM基本功能如:停台、锁台、搜台功能等,这些功能比较简单。但是有些车厂使用双Tuner提高用户体验,并且在海外版本增加DAB或RDS的功能,这些合在一起并且需要整合到Audio系统中软件逻辑会变得相当复杂。另外Radio后期的性能调试尤其重要,比如锁台灵敏度,频响,信噪比,失真,通道平衡,中频抑制,镜像抑制等。在最后的路试环节中Radio模块也是重点测试的模块。

    Figure 1-3. Audio Sub System Block

            BT模块最复杂的部分是协议栈,但是很少有车载厂商会自己单独开发,通常是和专业的第三方开发机构一起联合开发。车载厂商需要调通主机控制接口(HCI)和BT的音频接口(PCM、IIS)。在实现BT的音频接口时,需要特别注意一点是时钟同步问题,否则上述提到的EC/NR算法就不能正确的消除回声问题。主要解决方法是时钟同源,确保Audio 模块和BT模块使用同一Bit Clock 或者使用同一参考时钟。

    aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvQWl4Q2hpbmE=

    Figure 1-4. BT and Audio Synchronous Clock

            显示、触摸、背光控制在AI系统中也有其特殊性。车载中的显示分两种:一体屏(Integrated display)和远程屏(Remote display),一体机的前板(带有显示屏的电路板)和主机紧挨着且在结构设计上结合在一起,显示常使用RGB信号连接,也有使用LVDS、HDMI接口。

    Figure 1-5. Integrated Display Block

            由于有些车载设备屏和主机是分离开的(比如后枕屏)就不能使用RGB信号做显示接口,常用LVDS、HDMI接口。但触摸模块不能使用这些接口,触摸芯片常使用I2C通信,另外还有Reset控制和中断信号,直接用线束连接会因距离过长影响触摸性能。基于此类问题,一些芯片厂商提供了一组芯片,主要是AP端信号串行化,屏端还原信号。通过这组芯片不仅可以传输LVDS\HDMI信号,还可以透传I2C、中断信号,这样就很好的解决了远程屏触摸问题。这种方案也有缺陷比如调节背光的背光PWM信号无法通过这个串行芯片透传。通常我们可以选用一个能产生PWM且是I2C控制信号的芯片来解决这个问题,这样可以通过I2C的透传间接控制此芯片来实现背光控制。Figure 1-6常见的远程屏方案框图。

    Figure 1-6. Remote display block

            除此之外,AI系统中的背光策略也值得一提,背光的控制常依据四个条件:时间、CAN消息、感光Sensor、用户设置。依据时间是把24小时划分成几个区间在各个区间背光值不同,这种方式比较粗略不能根据具体环境来调节;CAN消息是指通过获取CAN上的背光消息来设置背光值;通过感光Sensor可以准确地探知环境光强弱实时调节背光;用户也可以手动设置背光亮度。

            导航模块是车载系统的重要功能之一,它主要使用GPS、G-Senser、Gyro三个芯片。通常由GPS提供的经纬度和速度信息就已经能定位,但行车环境复杂多变,时常进入隧道、或有高楼遮挡GPS信号、还有车速等一些因素使得无法准确定位,此时就需要惯性导航(Dead Reckoning)技术辅助定位,DR原理是需要Gyro提供实时的角加速度及G-sensor(此处表示ACC)提供的线性加速度作为参数,通过推算算法能精确的获得车辆当前位置及方向。Gyro和G-sensor常组合在同一芯片中,GPS数据可以从单独的芯片中获取,如果T-box中有GPS模块也可以从中获取数据。如图1-7左。

            由于DR算法比较耗费资源导致负载,因此有GPS厂商把DR算法集成在片内flash中,此种方案需要GPS直接获取Gyro和ACC数据,同时也需要AP提供倒车信号和当前速度,如图1-7 右。

    Figure 1-7. Navigation block

            USB在AI系统中主要用做HOST功能以识别U盘和给外设充电充电,但在调试阶段还需要支持Device功能以便下载镜像及调试。所以AI系统USB实际U需要支持OTG和充电功能。由于汽车提供的USB口(Receptacle)是TypeA类型的,它没有ID Pin的定义,这样在调试时无法切换到Device功能,因此车载设备主板的USB接口通常是Mini/Micro类型的,再通过车载线束转换为Type A类型。标准的Mini/Micro Plug定义有两种:Mini/Micro-A ID脚接地为了使USB Controller 切换到Host功能;Mini/Micro-B ID 悬空这样会保证插入后USB Controller仍为Device模式;比如智能手机默认的都是Device模式,ID PIN是拉高的,只有当插入Mini/Micro-A Plug线 (俗称OTG线)才会切换到Host模式。但是车载USB默认是Host模式ID Pin都是拉低的,这样无论是Mini/Micro-A还是Mini/Micro-B都不能切换成Device模式,所以在调试过程中会使用一种ID Pin拉高的特制线。表1-2列出了常规的Mini/Micro定义及特殊用法的定义。

    Pin

    Name

    Description

    1

    VBUS

    +5 V

    2

    D-

    Data-

    3

    D+

    Data+

    4

    ID

    The pin used byOn-The-Go

    Mini/Micro-A plug: ID connected to GND (Host)

    Mini/Micro-B plug: ID not connected (Device)

    Special plug for vehicle: ID Pulled up

    5

    GND

    Signal ground

    Table 1-2. USB used in vehicle

            车载USB给外设充电,如果没有充电芯片的支持,一般最大只能达到500mA的充电电流,但充电效果不理想,充电速度慢,而且不支持Apple设备的充电。充电芯片可以解决这些问题,充电芯片一般会支持CDP、DCP充电模式。有些充电芯片内部设计有符合Apple规范的电路直接支持Apple设备充电无需软件的介入。

            汽车上的摄像头(Video)应用的非常广泛,倒车摄像,环视,行车记录,行车辅助等,在车载中常用CVBS摄像头经过Video Codec转换成数字信号。常见设计有如下图1-8两种,第一种比较常用也容易理解,多个CVBS信号接入Vedeo Codec,AP会选择使用哪路。第二种比较特殊,是因为有的车厂有快速显示倒车需求,一般在2秒左右需要响应倒车信号显示后摄像头画面,但由于此时AI系统还没有完全启动,无法及时显示出图像。为了解决这种问题把AP的显示数据当做Vedeo Codec的一个输入源。正常启动时显示正常启动画面,当检测到倒车信号后立即把显示源切到Camera,这种方案可以解决快速倒车的问题。但这种方案同时带来了很多弊端,比如Camera必须自带倒车辅助线,图像无法经过软件处理,也无法叠加等等。

    Figure 1-8. Video\Camera

            有的车有360环视功能,实时显示行车周围的环境情况提高安全性,在硬件上只需接入多个摄像头即可,但是软件需要合成多路的图像,这使得CPU负载很高,所以一般会选用带DSP的AP,或者外加模块单独处理图像合成。

            AP与VIP之间的通信,由于AP需要处理倒车信号,HMI需要显示胎压、速度、车门、大灯转向灯状态等的状态,且能控制空调,车门车窗等,再者VIP的OTA升级,这些都需要AP与VIP通信,这种没有标准的名称,各个主机厂定义都不同,我们且称其为VACP(VIP AP Communication Protocol)。VACP常用UART或者SPI作为通信接口。无论是在VIP端还是AP端,编写调试都很复杂,极易出错。

            T-Box部分介绍

            T-Box对于车机是一个黑盒子,主要含有通信模块(GPRS、3G或4G),GPS, Sensor(G-Sensor和V-Sensor),对外通过通信模块和TSP后台通信包括数据、语音和短信,对内T-BOX是CAN网络的一个节点,通过CANBUS可以实现指令的传递和车辆信息的上报或报警。比如,通过后台控制或者特制的手机应用可以控制车辆启动,控制车门车窗开关,空调的开关,车灯控制,唤醒主机;获取几乎所有的车身信息,比如电源状态,车门状态,燃油状态,位置信息,速度信息等;在车辆门被异常打开,车胎气压低,电压低,碰撞等情况下会主动通过通信模块向后台或车主手机报警。


    Figure 1-9. T-Box

            T-Box的Phone模拟信号会传送给Audio Codec模块通过车内Speaker输出。除此之外T-Box通过USB或UART和AP通信,这样AP可以共享T-Box的数据业务,而且也可以省掉AP端的GPS模块节约成本,同样通过T-Box获取CAN网上的信息也是一种有效的途径。

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  • 一、互联网安全协议概述1.1 互联网协议体系TCP/IP协议的体系结构IP数据报格式及TCP/UDP报文段格式 Web技术构成:HTTP协议、HTML标记语言。 TCP/IP协议栈中安全机制的相对位置:网络层、运输层和应用层。1.2 互联网...

    一、互联网安全协议概述

    1.1 互联网协议体系

    TCP/IP协议的体系结构

    TCP/IP协议的体系结构

    IP数据报格式及TCP/UDP报文段格式

    IP数据报格式及TCP/UDP报文段格式

    Web技术构成:HTTP协议、HTML标记语言。

    TCP/IP协议栈中安全机制的相对位置:网络层、运输层和应用层。

    1.2 互联网安全协议

    1、将安全机制放置在网络层:如IPSec协议,好处是对最终用户和应用程序透明。

    2、将安全机制放置在运输层:如SSL协议,好处是对最终用户和应用程序透明。

    3、将安全机制放置在应用层:好处是与应用有关的安全服务被嵌入到特定的应用程序中,可根据需要制定安全服务。

    4、网络安全协议是各种安全服务的集成,通过安全协议的设计和编程实现,形成更高的安全服务,在提供安全服务的同时方便用户使用。

    5、各种网络安全协议在实际使用时,需要安装相关程序进行设置。

    二、IP安全协议与VPN

    2.1 VPN概念与构成

    VPN:以公共开放网络作为通信平台,通过在相关网络层次中附加多种安全技术(加密、鉴别和访问控制),向用户提供类似于专用网络性能的一种网络安全技术。

    2.1.1 VPN常见的应用模式

    1、内部网VPN:适用于同一企业或组织内部的远程分支机构局域网的连接。
    特点:数据通信量较大,连接时间较长。

    2、外部网VPN:适用于不同企业或组织之间的内部网的连接。
    特点:安全策略存在较大差异,对访问控制要求较高。

    3、远程访问VPN:远程移动用户、单机接入等。

    2.1.2 VPN功能

    1、数据封装:通过构造虚拟专用网隧道,使远程用户能够用内部网的地址和协议传递信息。

    2、数据加密:通过对传输数据的加密,隐藏内部网的协议、地址和数据。

    3、报文鉴别和身份鉴别:提供报文鉴别和身份鉴别。

    2.1.3 隧道协议

    1、隧道技术:其基本方法是在内网与公网接口处,将要传输的数据作为载荷封装在一种可在公用网上传输的数据格式中,在目的内网与公网接口处,将数据封装除去取出载荷。

    2、隧道技术的主体是隧道协议。

    3、隧道,实质上是一种封装,是将一种协议封装在另一种协议中传输,从而实现内部网络协议对公用网络的透明性。

    4、安全隧道:在隧道中引入密码技术和鉴别技术,使公用网具有和内部网类似的安全性。

    5、VPN使用的隧道技术涉及三种数据格式
    (1)用户数据包格式
    (2)封装格式
    (3)公用网传输格式

    6、三个数据格式对应得数据格式

    (1)乘客协议:内部网使用的协议在VPN中称为乘客协议。

    (2)隧道协议:用于封装乘客协议的封装协议被称为隧道协议。

    (3)传输协议:在VPN中,内部网数据以公用网作为传输载体,因此,用户数据包经隧道协议封装后还必须以公用网的传输格式进行封装。公用网使用的协议为传输协议。

    IP协议是目前最常见的传输协议。IP协议具有路由器功能强大,可运行于不同的传输介意,应用面广等特点。

    2.2 IPSec概述

    1、用因特网进行互连,IP层适合设置安全机制。在IP层实现的安全机制也称为IPSec。

    2、IP层的安全包含了三个功能域:鉴别、机密性和密钥管理。
    (1)鉴别:提供报文信源鉴别和完整性鉴别。
    (2)机密性:通过报文加密可防止第三方窃听报文。
    (3)密钥管理:处理密钥的安全交换。

    3、IPSec协议运行在内网与外网相连的网络设备上,如路由器或防火墙。

    4、IPSec网络设备一般将对进入广域网的所有通信量进行加密和压缩,对所有来自广域网的通信量进行解密和解压。这些操作对于局域网上的工作站和服务器是透明的。

    5、IPSec优点:
    (1)当在防火墙或路由器中实现IPSec时,IPSec能够对所有穿越边界的数据通信量提供安全防护。同时又不会在内部引起与安全有关的处理负荷。
    (2)防火墙内部的IPSec可以抵制旁路,如果从外界进来的所有通信量必须使用IP,并且防火墙是从Internet进入内部的唯一入口。
    (3)IPSec在运输层(TCP,UDP)以下,因此对于应用程序时透明的。
    (4)IPSec对终端用户是透明的,没有必要对用户进行安全培训,给每个用户下发密钥,或在用户离开组织是取消其密钥。

    6、IPSec提供的安全服务
    (1)无连接完整性和访问控制。
    (2)数据源的鉴别。
    (3)拒绝重放的分组。
    (4)机密性(加密)。
    (5)有限的通信量机密性。

    7、IPSec使用两个协议来提供上述的安全服务:首部鉴别协议(AH)和封装安全载荷协议(ESP)。
    首部鉴别协议(AH):对IP数据报提供鉴别服务。
    封装安全载荷协议(ESP):对IP数据报提供鉴别和机密性服务。该协议是加密/鉴别混合协议。
    AH和ESP可单独使用,也可结合使用。

    2.3 IPSec协议

    2.3.1 安全关联SA

    1、安全关联是发送方与接送方间的一种单向关系。通常与一个或者一组给定的网络连接相关,为所承载的网络流量提供安全服务。

    2、如果需要一个对等的关系用于双向的安全交换,就要有两个安全关联。一个SA可用于AH或ESP,但不能同时用于两者。

    3、每个安全关联可表示为一个三元组:
    (1)安全参数索引(SPI):SPI是一个32比特的值,用于区别相同目的地和协议的不同安全关联。SPI出现在AH和ESP的首部中,接收方根据首部中的SPI确定对于的SA。
    (2)IP目的地址(IPDA):目前只允许单播地址;这是SA的目的端点的地址,可能是终端用户系统或者是网络系统,如防火墙或路由器。
    (3)安全协议标识(SPR):指出这个关联是一个AH或ESP的安全关联。

    2.3.2 安全关联数据库

    1、安全策略数据库(SPD):定义了对从主机或安全网关出入站的IP通信流量的处理策略。SPD包含一个策略列表,每个表项标明如何处理与该策略相匹配的信息流,IPSec定义了三种处理方法:旁路、丢弃或者进行IPSec安全处理。

    2、安全关联数据库(SAD):包含了与SA相关的各种安全参数。每个SA在SAD中都有一个对应得表项。

    SAD表项涉及的主要字段:
    (1)序号计数器:用于产生AH或ESP首部中序号字段的32位值。
    (2)序号计数器溢出:一个标记,用于指示序号计数器的溢出是否可审计的事件,并禁止在该SA上继续传输分组。
    (3)抗重放窗口:一个32位计数器,用来确定进入AH或ESP报文分组是否是重放。
    (4)AH信息:AH使用的鉴别算法、密钥等信息。
    (5)ESP加密信息:ESP加密算法、密钥、初始向量模式、初始向量等信息。
    (6)ESP鉴别信息:ESP使用的鉴别算法、密钥等。
    (7)SA生存期:一个时间段,该时间段到期后,SA必须被终止或者被一个新的SA取代。
    (8)IPSec协议模式:指明该SA上通信流量的AH或ESP模式。AH和ESP都具有隧道模式和传输模式。
    (9)路径MTU:不经分片可传送的分组最大长度。

    2.3.3 SA选择器

    1、对于每个从提供IPSec服务的设备发出的报文分组,设备将检查分组的相应字段,并根据选择器进行SPD查找,由此确定安全关联,然后根据安全关联完成对应的IPSec处理。

    2、选择器用于过滤通信流量,目的是将输出的流量映射到特定的安全关联。

    3、选择器可使用的参数:IP地址、端口号、协议等。

    4、SA选择器、SPD、SAD之间的关系:

    5、IPSec工作流程

    (1)主机A上用户向主机B上用户发送一消息。
    (2)主机A上的IPSec驱动程序检查SA选择器,查看数据包是否需要保护及需要何种保护。
    (3)IPSec驱动程序通知IKE开始安全协商。
    (4)主机B上IKE收到请求安全协商通知。
    (5)两台主机建立第一阶段SA,各自生成共享主密钥。如第一阶段SA已建立,则直接进入第二阶段SA协商。
    (6)协商建立第二阶段SA对:入站SA和出站SA。
    (7)主机A上的IPSec驱动程序使用出站SA对数据包进行安全处理。
    (8)IPSec驱动程序将处理后的数据包交给IP层,再由IP层将数据包发给主机B。

    2.3.4 鉴别首部AH

    1、功能:AH用于为IP数据报提供无连接完整性和数据源鉴别,并提供防重放保护。但不能防止被窃听,只适合用于传输没机密数据。

    2、工作原理:在每个IP分组上添加一个鉴别首部。此首部包含一个带密钥的散列值,散列值根据整个数据包计算,对数据的任何改变将致使散列值无效——完整性保护。鉴别特征使得端系统能够鉴别用户或应用的身份。

    3、AH首部格式

    (1)下个首部(Next Header):8位,标识AH首部后面的下一个有效载荷,其值为IP协议号。
    (2)有效载荷长度(Payload Length):8位,以32位字为单位,AH首部中鉴别数据的长度。
    (3)保留(Reserved):16位。必须置0,将来使用。
    (4)安全参数索引(SPI):32位,用于标识一个安全关联。
    (5)序列号(Sequence Number):32位,唯一标识了每个报文分组,为安全关联提供反重放保护。
    (6)鉴别数据(Authentication Data):长度可变,但为字长的整数倍,不足时可通过填充达到。鉴别数据包含完整性校验值ICV。

    三、Web安全协议

    3.1 Web安全协议概述

    1、目前用来保护Web页面传输安全的协议主要有两个:HTTPS和S-HTTP
    (1)HTTPS:表示“Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer”。HTTPS不是独立的协议,而是HTTP协议与SSL/TLS协议的组合。当使用HTTPS访问页面时,端口号为443。
    (2)S-HTTP:表示“Secure Hypertext Transfer Protocol”。S—HTTP是独立的安全超文本传输协议,可与HTTP共存并相互兼容。只有在双方经过协商都使用S-HTTP时,才进行安全的页面传输。由于HTTPS的出现,S-HTTP已基本不用。

    2、SSL/TLS安全套接层协议:工作在运输层与应用层之间,可为各种应用层协议提供安全服务。

    3、SSL(Secure Socket Layer)是一个用来保证传输安全的Internet协议。该协议通过在两个实体(客户和服务器)之间建立一个安全通道,来实现文件在Internet中传输的保密性。

    3.2 SSL协议概念与结构

    1、SSL协议概念与结构

    2、SSL握手协议:在服务器端与客户端在开始传输数据之前,相互鉴别并交换必要的信息以建立安全会话状态。

    3、SSL记录协议:为不同的高层协议提供基本的安全服务,特别是超文本传输协议。SSL记录协议建立在可靠的传输协议上,用来安全封装高层的协议。

    4、修改密文协议:修改会话密文族。

    5、告警协议:将SSL有关告警传送对方实体。告警级别非为警告和致命,用来说明事件的严重等级。如果是致命的,SSL将立刻终止该连接。

    6、SSL会话:SSL会话是客户和服务器之间的关联,会话通过握手协议来创建。会话定义了加密安全参数的一个集合,该集合可以被多个连接所共享。会话可以用来避免为每个连接进行新的安全参数的协商。

    7、SLL连接:等同于网络连接,只是增加了安全防护。对于SSL来说,每个连接与一个会话相联系。

    8、会话状态的一些参数:
    (1)会话标识符:服务器选择的任意字节序列,用来标识活动的或可恢复的会话状态。
    (2)对方的证书:对方的X509.v3证书。状态的这个元素可以为空。
    (3)压缩方法:在加密之前用来压缩数据的算法。
    (4)密文规约:指明大块数据加密算法,用于MAC计算的散列算法,它还定义了加密属性。
    (5)主密钥:48字节客户/服务器之间的共享密钥。
    (6)可重用否:一个标志,用于指明该会话是否可以用来初始化一个新的连接。

    9、连接状态的一些参数:
    (1)服务器和客户端随机数:服务器和客户为每个连接选择的字节序列。
    (2)MAC密钥:对发送数据进行MAC操作的密钥。
    (3)写密钥:对数据加密和解密的常规加密密钥。
    (4)初始化向量:当使用CBC模式的分组加密时,为每个密钥维护的初始化向量。
    (5)序号:每一方为每个连接的传输和接收报文维持着单独的序号。

    10、会话主密钥与连接中使用密钥的关系:
    (1)有会话主密钥生成各种连接的加密参数。
    (2)客户写MAC密钥,服务器写MAC密钥,客户写密钥,服务器写密钥,客户写IV以及服务器写IV。

    3.3 SSL记录协议

    1、SSL记录协议为SSL连接提供两种服务:
    (1)机密性:握手协议定义了共享的会话密钥、由该密钥生成用于对SSL有效载荷进行常规加密的密钥。记录协议使用该密钥进行加密和解密。
    (2)报文完整性:用会话密钥生成报文鉴别码(MAC)密钥,进行报文的鉴别。

    2、SSL记录协议进行的操作:

    (1)记录协议接收要传输的应用报文,将数据分片,可选地压缩数据,应用MAC,加密,增加首部,然后再TCP报文段中传输结果单元。
    (2)被接收的数据被解密、验证、解压和重新装配,然后交付给高层的用户。

    3、SSL记录协议层报文格式

    (1)内容类型(8bit):指明所携带的高层协议类型(如:修改密文、告警、握手和应用数据)。
    (2)主要版本(8bit):指示使用SSL的主要版本。对于SSLv3,字段为0.
    (3)压缩长度(16bit):明文数据片以字节为单位的长度(如果使用压缩就是压缩数据片的长度)。

    3.4 SSL握手协议

    1、握手协议的作用:使服务器和客户能够相互鉴别对方的身份、协商加密和MAC算法以及加密密钥。即建立交换实体之间的会话或改变会话的状态。

    2、握手协议报文由三个字段组成:
    (1)类型字段:用来说明报文的类型,握手协议报文中的常见类型将在下面介绍。
    (2)长度字段:表示以字节为单位的报文长度。
    (3)报文体:则用来携带不同类型报文的参数。

    四、安全电子交易协议SET

    SET协议提供了三种服务:
    (1)在交易涉及的各方之间提供安全的通信信道。
    (2)使用X.509v3数字证书进行身份鉴别。
    (3)保证机密性,信息只是在必要的时候、必要的地方菜对交易各方可用。

    4.1 SET协议概述

    1、SET协议的特点:
    (1)信息机密性:卡用户的账号和支付信息在网上传输时时加密的,SET防止商人得到卡用户的信用卡号码,该信息值对发卡银行有用。
    (2)数据完整性:卡用户发送给商人的支付信息包括订购信息、个人数据和支付提示。SET协议保证这些信息的内容在传输时不被修改。
    (3)卡用户账号的鉴别:SET协议允许商人验证卡用户是否是有效卡账号的合法用户。
    (4)商人的鉴别:SET允许卡用户验证商人与金融机构之间的关系及是否允许商人接受支付信用卡。
    (5)互操作性:可以在不同的硬、软件平台上应用该规范。不论是持卡人还是商人,只要其SET软件符合标准并兼容旧可以进行安全交易。
    (6)与IPSec和SSL/TLS不同,SET对每种加密算法仅提供了一种选择。这是因为SET是满足单个需求集合的单个应用,而IPSec和SSL/TLS是要支持一定范围的应用。

    2、SET要求的事件序列:
    (1)消费者开通账号。消费者从支持电子支付和SET的银行处获得信用卡账号。
    (2)消费者获得证书。经过适当的身份验证之后,消费者将收到包含帐户信息摘要的X.509v3数字证书。证书将消费者的密钥对和信用卡捆绑在一起(通过证书的扩展字段)。
    (3)商家获得证书。接受特定信用卡的商家必须获得两个X.509v3证书:一个用于报文签名,一个用于密钥交换。商人还需要支付网关的证书。
    (4)消费者提出一项订购。消费者通过浏览商家的网站来选择商品并确定价格。然后,将要购买的商品清单发送给商家,商家返回包含了商品列表、价格、总价格和订购号码的表格。
    (5)商家被验证。除了订购表格之外,商家还发送自己的证书。消费者可以验证商家的合法性。
    (6)发送订购和支付信息。消费者将订单、支付信息以及证书一起发送给商家,订单确认对订购表格中商品的购买,支付包含了信用卡的细节,支付信息被加密使商家不可阅读,消费者的证书使商家可以鉴别消费者。
    (7)商家请求支付认可。商家将支付信息发送给支付网关,请求核准消费者的存款是否足以支付这次购买。
    (8)商家确认该项订购。商家将订购的确认发送给消费者。
    (9)商家提供货物或服务。商家将货物递送给消费者,或者为消费者提供服务。
    (10)商家请求支付。这个请求被发送给支付网关,后者处理所有的支付细节。

    4.2 双向签名

    1、双向签名的目的:连接两个发送给不同接收者的报文。

    2、双向签名的构造过程:消费者取得PI的散列码和OI的散列码,将这两个散列码拼接起来,再取得拼接结果的散列码。之后,使用其私有密钥对最后的散列码进行签名,就创建了双向签名。即:DS= ESKc [H(H(PI)||H(OI))]

    3、双向签名的验证过程:
    (1)商家验证双向签名:假设商家获得了双向签名(DS)、OI和PI的报文摘要(PIMD),以及从消费者证书中取得的公开密钥。然后商家可以计算这两个数值: H(PIMD||H(OI))、 DPKc [DS],如果两个值相等,商家就验证了该签名。
    (2)银行验证双向签名:如果银行获得了DS、PI和OI的报文摘要(OIMD)以及消费者的公开密钥,那么银行可以计算下面的数值:H(H(PI)||OIMD)、 DPKc [DS],如果两个值相等,银行就验证了该签名。

    4.3 交易处理

    4.3.1 购买请求

    购买请求阶段需要交换四个报文:发起请求、发起响应、购买请求和购买响应。

    1、发起请求报文:(卡用户→商家)
    目的:请求商家和支付网关的证书(身份鉴别)。
    明文传输。
    报文主要内容:{请求/响应对ID、现时C、信用卡商标、发卡行标识}

    2、发起响应报文:(商家→卡用户)
    商家生成响应,并用自己的私有密钥对其签名。
    报文主要内容:{请求/响应对ID、现时C、现时M、交易ID、商家证书、支付网关证书}

    3、购买请求:(卡用户→商家)
    收到响应报文后,卡用户首先检验报文的合法性,然后通过相应的CA签名来验证商家证书和支付网关证书。
    创建OI和PI(商家赋予的交易ID被放在OI和PI中)。接下来,卡用户准备购买请求报文。为了这个目的,卡用户生成了一次性的对称加密密钥 KS

    4、购买响应:(商家→卡用户)
    商家收到了购买请求报文后,进行如下处理:
    验证卡用户的证书。
    使用消费者证书中的公开密钥来验证双向签名。
    处理订购信息,并将支付信息转交给支付网关。
    等待支付网关的确认,然后向卡用户发送购买响应报文。

    4.3.2 支付认可

    1、认可请求:(商家→支付网关)
    商家向支付网关发送一个认可请求报文,该报文由以下几个部分组成:
    与购买有关的信息:(来自消费者)
    PI:支付信息。
    双向签名DS:用消费者的私有密钥签名。
    OI报文摘要(OIMD)
    数字信封:封装会话密钥。

    2、认可响应:(支付网关→商家)
    支付网关收到商家认可请求后,完成下列工作:
    验证所有的证书。
    解密商家数字信封,然后解密认可数据块并验证认可数据块中商家的签名。
    解密卡用户数字信封,然后解密支付数据块并验证支付数据块的双向签名。
    验证商家交易ID与消费者PI中的交易ID是否匹配。
    向发卡行请求和接收一个认可。

    4.3.3 支付获取

    1、获取请求:(商家→支付网关)
    商家生成、签署和加密获取请求数据块,数据块中包括了支付的数量和交易ID。
    报文还包括以前收到的关于本交易的加密获取权标(在认可响应中)。
    商家证书。

    2、获取响应:(支付网关→商家)
    支付网关收到获取请求报文后,进行如下处理:
    解密并验证获取请求数据块。
    解密并验证获取权标块。
    检查获取请求和获取权标的一致性。
    创建清算请求并通过私有支付网络发送给发卡行,这个请求引起资金被划拨到商人的账户中。

    3、SET协议的报文交互

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