具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

安全通信协议需要解决的7大威胁，包括损坏、伪装、插入、延迟、乱序、删除(丢失)、重复。安全编码可以直接提供信息损坏防护，在不公开编码参数的前提下，可一定程序上对伪装、插入进行防护，防护强度不一定能满足最终用户需求，还需要采用额外加密技术才可保障。延迟、乱序、删除、重复等需要其他技术，但安全编码需要对这些技术进行适配。

本发明针对采用同一编码方法的安全系统间的通信，典型的采用ANBD编码的安全系统，其中有关BD参数的设计部分，具有通用性。

为方便理解，对ANBD编码进行简单介绍。ANBD编码的原理表示如下：

x_c＝A*_cx+_cBx+_cD

其中：x_c表示针对功能值x的安全编码值，A为编码常数，B_x是与x的有关的常量，不同x具有不同B值，D是时间常量用于标记数据更新信息。*_c和+_c表示编码方法，不一定表现为简单的乘法和加法。通过上述编码设计可以检查出以下5种典型的故障：

·操作数被篡改

·操作数被替换

·运算符被替换

·运算错误

·更新丢失

典型安全编码系统的架构如图1所示，编码系统由两个部分组成，编码程序和检查器。编码程序运行在非安全的CPU环境中，通过编码程序计算产生输出值和检查值，仅在检查值校验通过的时候，系统才能正常运行。

安全编码的防护起点是从通信一端的报文编制开始到通信另一端解析出报文为止。

安全通信设计，包括通信安全编码参数设计(A、B、D参数设计)，签名转换过程设计，报文组成和解析过程(含编码检查值的生成和使用过程)。

通信安全编码参数设计：

参数A的作用在与当编码字在传输过程中，被篡改后，将大概率的出现无效编码字，进而将错误解出。因此A的选择，参照一般编码的A的选择规则即可。

签名B的作用在于检查编码字在传输过程中，由于地址错误导致该编码数被另一个有效的编码字替换的错误。有效编码字的来源有两种，本报文的其他地址的编码字，本周期其他类型报文的编码字。因此签名B应该由报文类型以及当前编码字在本报文中的次序的相关信息组成。

签名D的作用，在于检查同一报文重复发送的错误，造成接收端误用。

本发明提供了一种基于安全编码的安全通信方法，支持采用安全编码的系统之间直接采用基于安全编码的通信，过程中不需要对安全编码数据进行解码，具备数据篡改、数据次序错误、数据未更新等通信异常的检测，可满足高安全要求。

参考图1至图3所示，具体包括如下步骤：

1)通信双方约定，通信编码用的参数A_com,用于报文类型编码的签名B_t和报文序列编码的签名B_n

2)发送方将己方的内部编码v_c＝A_tx*v+B_txv，转换为通信编码v′_c＝A_com*v+B_comv，B_comv表示具体通信报文各字段编码的签名

3)接收方将接收到通信编码转换为本地编码v_c＝A_rx*v+B_rxv

4)接收方对报文安全性进行判断，若发生数据篡改、数据顺序错误、数据未更新等错误，则丢弃报文。

发送方签名转换过程：

1)既有编码值为：v_c＝A_tx*v+B_txv，参数D用于检查更新丢失问题，在从内存放入寄存器后，已被剥离。

2)通信参数使用A_com表示，转换后签名采用B_comv表示，签名转换过程中B和D参数是合并计算的，这样可以避免加法不完整的问题。

3)v′_c＝(v_c*A_com+b_com-corr_tx)/A_tx (1)

上述算式中，v_c表示发送方内部编码值，A_com表示通信编码参数，A_tx表示发送方编码参数，b_com＝B_comv*A_tx+B_p是在报文编码过程中计算出的编码签名值，补偿值corr_tx＝B_txv*A_com+B_p在软件编码时确定，B_p是发送方内部的编码。这个计算过程采用完整的编码计算过程，没有完全解码或部分解码，保障了安全性。

4)上述式子展开，并简单推导可得

v′_c＝((A_tx*v+B_v)*A_com+(B_comv*A_tx+B_p)-(B_vA_com+B_p))/A_tx

≡A_com*v+B_comv

发送方签名计算过程：

上一部分采用的b_com需要在报文编码过程中计算。计算过程中，需要用到两个信息，报文类型以及报文序号，需要首先在报文中编码，以便于后续的解码。为描述方便，采用t表示报文类型信息，n表示报文序号。t和n变量与具体应用层内容无关，因此采用独立的签名B_t和B_n，t针对一类报文而言是常量，按常量编码，可以直接存储为目标对象的编码常量，也可采用上一个过程提到的签名转换过程转换。n是在通信过程中维护的变量，本身即要求每一报文唯一，因此其变更丢失，可通过逻辑层面识别，采用A和B参数防篡改和替换即可。可根据报文类型t_c和字段次序i确定包含B_comti的b_comti值，此处采用约定算法或查表法均可。通过b_comi＝b_comti+n_c，加上报文序号相关的签名，即可获取每个字段的b_comi。上述的t可与具体的应用层报文类型区分，主要用于识别编码用的B的序列。

接收方签名转换过程：

1)为了描述方便，采用A_rx表示接收方的参数，B_rxv表示数据在接收方的内部签名。

2)接收过程签名转换同发送过程:

v_c＝(v′_c*A_rx-b_com+corr_rx)/A_com， (2)

其中，补偿值corr_rx＝B_rxv*A_com+B_p在软件编码时确定，通信签名编码值b_com＝B_comv*A_rx+B_p，在解码过程中计算；

3)上述式子展开，并简单推导可得：

v_c＝((A_com*v+B_comv)*A_rx-(B_comv*A_rx+B_p)+(B_rxv*A_com+B_p))/A_com

≡A_rx*v+B_rxv

接收方签名计算过程：

根据发送的顺序，先利用已知的报文类型和序列号签名B_t和B_n通过(2)式解析出报文类型t_c和序列号n_c，根据报文类型t_c和字段次序确定包含B_comti的b_comti值，此处采用同发送方一致的算法，通过b_comi＝b_comti+n_c，即可获取每个字段的b_comi。

安全性分析：

上述过程中，如果有错误发生，将大概率无法计算出预期的B_rxv。接收方将弃用该报文，这一过程中可保障数据在两个不同编码参数的系统级通信。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。