面向对象ESAM加密流程分析

安全传输应用场景:

  1. 请求为明文+RN,应答为明文+MAC
  2. 请求为密文+SID,应答为密文
  3. 请求为密文+SID_MAC,应答为密文+MAC
  4. 请求为明文+RN_MAC,应答为明文+MAC
  5. 请求为明文+SID_MAC,无应答

 

不需要建立应用连接的三种应用场景:

1. 明文+随机数的请求,用于GET-Request服务

2. 明文+RN_MAC请求,用于终端或电表的主动上报REPORT-Notification

3. 明文/密文+SID_MAC,用于广播或组地址通信

其它类型传输服务均用到建立应用连接是的会话密钥,必须建立应用连接。

 

13版安全芯片:

13版安全芯片协议中安全模式参数的密文、密文+MAC安全级别,等同于明文+RN_MAC模式,主站设置服务、操作服务将使用明文+RN_MAC,终端使用明文+MAC应答。

 

13版终端抄读面向对象电表采用明文+MAC,终端在收到电表返回的数据,不对MAC进行校验。

13版终端上行协议升级为面向对象协议后采用明文+RN_MAC,终端应答为明文+MAC,其中MAC的计算方式:明文+随机数进行MD5计算,计算结果在用ESAM芯片处理获得MAC值。

 

ESAM芯片的序列号是每一个芯片的唯一标识,各不相同。

对称密钥版本用于判断终端/电表的密钥状态是出厂测试密钥状态还是正式密钥状态,否则需要进行密钥更新操作。

证书版本(主站证书版本号+终端证书版本号)、终端证书序列号、主站证书序列号为证书标识,用于判断证书是否需要更新。

会话时效门限用于确定主站和终端/电表之间会话最大有效时间,通过会话时效剩余时间得知是否需要重新建立会话连接,会话时效剩余时间归零后,需要重新建立会话才能够进行访问。

单地址应用协商计数器(ASCTR)用于组织会话协商数据。

主动上报计数器用于主站对上报数据合法性判断依据之一。

应用广播通信系列号(AGSEQ)...

 

应用连接里的会话密钥协商目的:在建立应用连接时进行密钥协商,产生会话密钥,用于计算数据验证码和链路用户数据的加密。

 

主站与采集终端/电能表的交互协议

  1. 建立应用连接
    1. 获取安全芯片信息(芯片序列号、芯片版本、对称密钥版本[正式密钥、测试密钥]、证书版本、会话时效门限、会话时效剩余时间、终端证书序列号、主站证书序列号等信息返回给主站)。
    2. 会话密钥协商,如下流程
    3. 协商失效(时间到后需要重新建立会话协商)
  2. 证书及密钥更新
    1. 主站证书更新(主站可获取ESAM芯片信息,获得终端内的主站证书版本和证书序列号,判读是否需要更新)
    2. 终端/电能表对称密钥更新(主站可获取终端/电能表安全芯片信息,获得终端内部的对称密钥版本,判定是否需要更新)
  3. 读取
    1. 明文模式
    2. 明文+MAC模式
    3. 密文模式
    4. 密文+MAC模式
  4. 设置和操作
    1. 明文模式
    2. 明文+MAC模式
    3. 密文模式
    4. 密文+MAC模式
  5. 上报
    1. 明文+RN_MAC模式
  6. 代理
    1. 明文+MAC模式
  7. 组广播通信
    1. 明文+MAC模式
    2. 密文+MAC模式
  8. 终端抄读电能表
    1. 明文+MAC模式(详见培训资料4.2.10的交互流程)
  9. 终端13版ESAM
    1. 13版安全芯片终端抄读面向对象协议电表(采用明文+MAC抄读,终端不验证电表应答上来的MAC)
    2. 主站抄读13版安全芯片终端(采用明文+RN_MAC,终端应答采用明文+MAC方式)

 

6.3.13 安全传输

6.3.13.1 SECURITY-Request数据类型

安全请求的数据类型(SECURITY-Request)定义见表114 。

  1. SECURITY-Request数据类型定义

数据类型定义

说明

 

SECURITY-Request∷=SEQUENCE

{

应用数据单元  CHOICE

{

明文应用数据单元   [0]  octet-string,

密文应用数据单元   [1]  octet-string

},

数据验证信息  CHOICE

{

数据验证码      [0]  SID_MAC,

随机数          [1]  RN,

随机数+数据MAC  [2]  RN_MAC,

安全标识        [3]  SID

}

}

SID——见6.3.3.16 。

RN——见6.3.3.18 。

SID_MAC——见6.3.3.17 。

 

 

RN_MAC∷=SEQUENCE

{

   随机数   RN,

   数据MAC  MAC

}

MAC——见6.3.3.15 。

 

 

6.3.13.2 SECURITY-Response数据类型

安全响应的数据类型(SECURITY-Response)定义见表115 。

  1. SECURITY-Response数据类型定义

数据类型定义

说明

SECURITY-Response∷=SEQUENCE

{

应用数据单元  CHOICE

{

明文应用数据单元   [0]  octet-string,

密文应用数据单元   [1]  octet-string,

异常错误           [2]  DAR

},

数据验证信息  CHOICE   OPTIONAL

DAR——见6.3.3.11 。

MAC——见6.3.3.15 。

 

表115(续)

{

数据MAC         [0]  MAC

}

}

 

 

以下为建立应用连接时的密钥协商

数据类型定义

说明

ConnectMechanismInfo∷=CHOICE

{

  公共连接    [0] NullSecurity,

  一般密码    [1] PasswordSecurity,

  对称加密    [2] SymmetrySecurity,

  数字签名    [3] SignatureSecurity(面向对象用的是数字签名,0~2不支持)

}

ConnectMechanismInfo为建立应用连接的机制信息。

 

NullSecurity∷=NULL

PasswordSecurity∷=visible-string

SymmetrySecurity∷=SEQUENCE

{

  密文1        octet-string,

  客户机签名1  octet-string

}

SignatureSecurity∷=SEQUENCE

{

  密文2        octet-string,

  客户机签名2  octet-string

}

密文1——对客户机产生的随机数加密得到的密文。

客户机签名1——客户机对密文1的签名。

密文2——客户机对服务器产生的主站证书等数据加密信息。

客户机签名2——客户机对密文2的签名。

 

 

数据类型定义

说明

ConnectResult∷=ENUMERATED

{

  允许建立应用连接     (0),

密码错误             (1),

对称解密错误         (2),

非对称解密错误       (3),

签名错误             (4),

协议版本不匹配       (5),

其他错误             (255)

}

ConnectResult采用枚举方式表示应用连接请求认证的结果。

 

数据类型定义

说明

ConnectResponseInfo∷=SEQUENCE

{

  认证结果      ConnectResult,

  认证附加信息  SecurityData  OPTIONAL

}

ConnectResponseInfo用于表示应用连接请求的认证响应信息。

 

SecurityData∷=SEQUENCE

{

  服务器随机数    RN,

  服务器签名信息  octet-string

}

 

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