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1、通讯协议-教育新版-表决器部分 添加第八章 AES加密
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通讯协议-教育新版-表决器部分.md
| ... | ... | @@ -3003,15 +3003,106 @@ BIN/GDB   表示改型号下 不同的MCU 类型 BIN文件识别符 |
| 3003 | 3003 | |
| 3004 | 3004 | ## 7.2 键盘入网申请 |
| 3005 | 3005 | |
| 3006 | - 组网确认使用（0x18/0x19） 确认方式如下： | |
| 3006 | +  组网确认使用（0x18/0x19） 确认方式如下： | |
| 3007 | 3007 | |
| 3008 | 3008 | | **字节** | **标识符** | **描述** | |
| 3009 | 3009 | | --- | --- | --- | |
| 3010 | 3010 | | 4-7 | SN1 | 第一个SN号，高位在前<br>全00为空 | |
| 3011 | 3011 | | 8 | SN1-CMD | 对第一个SN号键盘的确认状态<br>键盘据此命令做不同的提示或操作<br>01 数据提交正确（或自由登陆OK）<br>02 数据格式不对，数据提交无效（或自由登陆失败，密码不对）<br>03 不在投票状态，数据提交无效<br>04 没有投票权限，数据提交无效（包括不在白名单）<br><font color="#dd0000">10 失败 11 成功在主频点 12入网ok，但换频点2 13换频点3 14换频点4 19系统容量满 20没在白名单<br>51 - 151 组网成功分配的组呼编号</font><br>0xFn 表示有n个未阅读短信？ | |
| 3012 | 3012 | |
| 3013 | -# 八、版本历史 | |
| 3014 | - | |
| 3013 | +# 八、加密 | |
| 3014 | +##8.1 加密层 | |
| 3015 | +###8.1.1 加密方法 | |
| 3016 | +  采用AES256加密，每32字节独立加密一次，适配无线硬件底层32字节收发。 | |
| 3017 | +32字节加密尽量前后相关，也就是有1个字节变化，密文内容都变化。待算法选定和验证，同时加解密时间要求小于500us。 | |
| 3018 | +###8.1.2 密钥 | |
| 3019 | +  平常收发双方都用LinkKey（32字节）加密，LinkKey错误，解密数据错误。 | |
| 3020 | +  所以双方有个约定LinkKey（私钥）的过程，LinkKey也不可能明文传输，一般是通过PublicKey（公钥）进行加密。PublicKey是产品设计时候就约定好的，两边一样。 | |
| 3021 | +  私钥的传输，根据我们的系统，设计为仅配对的时候交换。配对时间比较短，同时管理上要求安全环境，公钥被获取、私钥被获取的概率降低。同时正常投票时候，没有私钥的传输过程，降低破解概率。 | |
| 3022 | +  对接收方，由于有两个Key，一种方案是先LinkKey解密后判断是否正确，不正确后用PublicKey解密，但必须都和通讯协议相关才能知道是否秘钥对。第2种方案是约定特殊状态，特殊状态下才用PublicKey解密，例如配对模式、离线后在广播频点等。我们采用第2种方式。 | |
| 3023 | +  秘钥的生成方法，根据随机数、硬件序列号等相关生成，具体看最后代码。 | |
| 3024 | +  秘钥包括公钥，在硬件上不能明文储存，避免破解。 | |
| 3025 | +###8.1.3 配对设计 | |
| 3026 | +  平常基站在广播频点，用公钥加密，广播原来的连接信息。键盘在广播频点接收，自动换公钥解密，所以所有基站的连接信息都能获取，所以键盘能按老体系跑起来。 | |
| 3027 | +  基站进入配对后，在广播频点发连接信息，外还发送特殊的私钥传输信息。 | |
| 3028 | +  键盘手动操作进入都配对状态后，在广播频点监听连接，获取ATC码和频点、私钥后，然后切换到主频点，提交配对信息并收到确认，配对成功。如果是有组网过程的，先入网，再提交配对信息。 | |
| 3029 | +###8.1.4 免配对 | |
| 3030 | +  工厂测试需要免配对，客户应用中快速更新秘钥，也需要免配对过程。 | |
| 3031 | +基站进入免配对状态后，LinkKey暂时采用PublicKey，同时广播频点的连接信息，标注自己是免配对的。ATC码也改成免配对ATC码。 | |
| 3032 | +  键盘离线后，在广播频点用PublicKey监听，（可以加1秒收不到原先基站的连接信息后），听到基站连接信息并且是免配对的，也进入免配对模式，临时改用新的ATC码，LinkKey用PublicKey。 | |
| 3033 | +###8.1.5 白名单 | |
| 3034 | +  白名单键盘和基站，都在广播频点用PublicKey加密通讯。键盘提出申请后，如果有合适基站，基站发应答，应答里面要包含现在通讯的LinkKey、ATC码、频点。 | |
| 3035 | +##8.2 传输层设计 | |
| 3036 | +###8.2.1 防非法拷贝指令 | |
| 3037 | +  如果黑客用设备，在空中拷贝了一条指令，虽然是加密的密文，但如果黑客重发这条指令，基站和键盘端用LinkKey解密后，指令是正确的，就会错误执行。 | |
| 3038 | +  一般用指令中添加带时间特性的滚动码解决这个问题。接收到指令后，先判断滚动码是否合理，不合理，认为是非法指令。 | |
| 3039 | +  我们采用简单的2字节滚动码方案，首先，要求键盘提交的信息，滚动码和基站的滚动码相同（或在一定的范围，根据实际调试数据决定），基站才认为键盘提交信息是ok的。同时，基站发送的滚动码，是按一定时间依次递增的，这样，超过一定时间的滚动码，键盘不认，解决黑客重发一条指令的问题。 | |
| 3040 | +  这个滚动码暂时定义为TimeCode，暂时0-32767之间变化，高位1做备用。基站变化间隔暂定每次发包都递增1。 | |
| 3041 | +###8.2.2 单包 | |
| 3042 | +  添加TimeCode后，就占用了平常无线包32字节的空间，所以要考量原有协议体系，单包、多包怎么适配，包括多包上传、多包透传下载。 | |
| 3043 | +  原有协议，是4字节ATC码，加28字节的协议指令，而且28字节基本都有用全，如果少2字节，改动比较麻烦。 | |
| 3044 | +  解决方案是只用2字节的ATC码。因为加密体系，还有32字节的秘钥，这个秘钥就相当于ATC码了。 | |
| 3045 | +  这样，原先的单包上传、单包下载类的指令，都不需要改动。也就是加密体系的单包格式是： | |
| 3046 | +TimeCode（2B）+ATC（2B）+指令(28字节)=32字节。 | |
| 3047 | +相当于： | |
| 3048 | + | |
| 3049 | +###8.2.3 多包 | |
| 3050 | +  多包，就是超过30字节后怎么传输，主要适配原先的多包透传下载、S6的快速设置。 | |
| 3051 | +方案1：【暂采用方案1】 | |
| 3052 | +  传输层对超过30字节的数据，自动分割成多个30字节片段，连续发送。例如，32字节，就分成2包发送，每包前面都是2字节的TimeCode。 | |
| 3053 | +但第1包里面有连续多包标志和信息，一般还带长度、CRC值，便于接收端判断是否接收完整和正确。 | |
| 3054 | +  缺点，第1包后每包传输少了2字节。 | |
| 3055 | +  优点，对接收端，每次都拼接30字节即可，里面具体格式可以变动，比较灵活。 | |
| 3056 | +方案2： | |
| 3057 | +  第1包是有特定格式的，携带后面包数，第1包后面都是32字节，不带TimeCode和ATC。 | |
| 3058 | +  优点，某些情况下比方案1少传输1包，应用层不需了解多包是怎么实现的，例如对应用层而言，接收到的多包数据都是经过crc效验了的正确数据。 | |
| 3059 | +  缺点，传输层编码和解码复杂一点，还有一些约定的限制，例如一次不超过1024字节，应用层发送需要指定包号。同时协议确定了就不能改了，扩充性不如方案1。 | |
| 3060 | +##8.3 具体协议指令的变动 | |
| 3061 | +###8.3.1 单包 | |
| 3062 | + | |
| 3063 | +###8.3.2 透传多包 | |
| 3064 | + | |
| 3065 | +###8.3.3 快速设置 | |
| 3066 | +  接收程序，判断新的一包HEAD里面的CMD是0x37的时候，也做后继多包拼接。 | |
| 3067 | +###8.3.4 LinkKey信息包 | |
| 3068 | +CMD=0x52，基站端2个包连续发送。 | |
| 3069 | +第1包 | |
| 3070 | +| **字节** | **标识符** | **描述** | | |
| 3071 | +| --- | --- | --- | | |
| 3072 | +| 1-2 | Time | TimeCode | | |
| 3073 | +| 3-4 | ATC | 配对码，2Byte | | |
| 3074 | +| 5 | CMD | 0x52 基站连接信息（基站配对码已经在前面）| | |
| 3075 | +| 6 | AESMODE | 加密模式，暂1| | |
| 3076 | +| 5-36 | LINKKEY | 32字节的LinkKey值| | |
| 3077 | +| 37-38 | AESMODE | LinkKey的CRC16值| | |
| 3078 | +第2包 | |
| 3079 | +| **字节** | **标识符** | **描述** | | |
| 3080 | +| --- | --- | --- | | |
| 3081 | +| 1-2 | Time | TimeCode | | |
| 3082 | +| 3-4 | ATC | 配对码，2Byte | | |
| 3083 | +| 3 | CMD | 0x52 基站连接信息（基站配对码已经在前面）| | |
| 3084 | +| 4 | AESMODE | 加密模式，暂1| | |
| 3085 | +| 5-36 | LINKKEY | 32字节的LinkKey值| | |
| 3086 | +| 37-38 | AESMODE | LinkKey的CRC16值| | |
| 3087 | +###8.3.5 基站连接信息 | |
| 3088 | +单包格式，信息如下： | |
| 3089 | +指令格式： | |
| 3090 | +| **字节** | **标识符** | **描述** | | |
| 3091 | +| --- | --- | --- | | |
| 3092 | +| 1-2 | Time | TimeCode | | |
| 3093 | +| 3-4 | ATC | 配对码2Byte | | |
| 3094 | +| 5 | CMD | 0x51 基站连接信息（基站配对码已经在前面） | | |
| 3095 | +| 6 | NET_SEQ | 组网序号，如果变化，键盘重新入网 | | |
| 3096 | +| 7 | NETMODE | 基站组网模式，1配对 2白名单 3免配对（加） | | |
| 3097 | +| 8-11 | FREQ1-FREQ4 | 主频点，副频点2，副频点3，副频点4，<br>0的话不启用 | | |
| 3098 | +| 12 | HOP | 0没跳频，1-4表示当前模块跳频频点编号，1表示在主频点 | | |
| 3099 | +| 13 | ST-bit | 位控制（直接位域控制）<br>1：基站信息公开位<br> 0表示可公开，键盘能扫描到基站信息并显示<br> 1不公开，键盘不显示，但已配对的键盘可正常连接。<br>2：配对模式中，1表示当前基站处于配对模式下可供键盘配对。0无<br>3：白名单模式，1表示当前基站处于白名单模式。0：无<br>4：Plus模式->1： 基站周期组呼点名心跳/键盘上线时发送入网包 暂不使用<br> 0：基站不发点名心跳/键盘上线时不发送入网包（键盘竞争方式）<br>5：名单锁定：键盘只在Plus模式下生效<br> 1：开启名单锁定（键盘自控无法配对，无法登录，基站名单只能有上层接口与刷卡接口添加）<br> 0：关闭名单锁定（键盘可配对，可登录，基站自动加入到名单中，基站不踢人） | | |
| 3100 | +| 14-15 | psw | 密码（0表示没密码） | | |
| 3101 | +| 16-17 | 2 Byte | 预留 | | |
| 3102 | +| 18-30 | Name 12字节 | 基站名称（6个汉字） | | |
| 3103 | +| 31-32 | CRC | | | |
| 3104 | +# 九、版本历史 | |
| 3105 | +multiple | |
| 3015 | 3106 | V0.5新体系基本框架。 |
| 3016 | 3107 | |
| 3017 | 3108 | V0.6增加发信息信标（基站控制的广播信息，用于快速传递信息，2.4节），但综合考虑，多题答案下载，还是先用老体系的多包下载流程，由SDK完成，见6.4.2节。 | ... | ... |