基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法技术

本发明专利技术公开了基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法，主要解决现有基于北斗短报文传输的定位信息传输不规范及加密成本高的问题；其实现方案为：获取用户当前定位信息；制定定位信息传输报文协议内容及结构，生成包含定位信息的定位报文；根据给定的密钥参数，使用logistic混沌映射方法加密定位报文；发送方发送密钥参数及加密的定位报文组成的数据；接收方接收数据并对其解密，获得接收报文；判断接收报文的有效性，若有效，则传输完成，否则，等待发送方的下一条数据。本发明专利技术符合北斗标准，能在现有北斗系统的基础上规范、安全、低成本地传送用户定位信息，可用于基于北斗短报文的定位信息的安全传输。

Data Secure Transmission Method Based on Beidou Short Message Location Information Transmission Protocol

The invention discloses a data secure transmission method based on Beidou short message location information transmission protocol, which mainly solves the problems of irregular transmission of location information based on Beidou short message transmission and high encryption cost; its implementation scheme is: obtaining current location information of users; formulating content and structure of location information transmission protocol, and generating location message containing location information; According to the given key parameters, the Logistic chaotic mapping method is used to encrypt the location message; the sender sends the data consisting of the key parameters and the encrypted location message; the receiver receives the data and decrypts it to obtain the received message; judges the validity of the received message, if it is valid, the transmission is completed; otherwise, it waits for the next data of the sender. The invention conforms to the Beidou standard, can transmit user location information on the basis of the existing Beidou system in a standard, safe and low cost manner, and can be used for secure transmission of location information based on Beidou short message.

【技术实现步骤摘要】
基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种数据安全传输方法，可用于卫星导航定位信息的传递和加密。技术背景导航定位是卫星导航系统的最基本的功能也是最主要的功能。随着卫星导航技术的发展，利用卫星技术进行定位导航操作已经不仅仅只局限于军事用途，更涉及到精细农业、车载导航、环境监测、路程规划、突发事件等。现在世界上共有四个较为完善的全球卫星导航系统：美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略系统以及中国的北斗系统。这四个导航系统中除北斗系统外的前三个卫星导航系统采用RNSS无源定位功，只能实现卫星向用户提供信息的单向传输方式。当出现灾害、地震等移动信号中断、无信号覆盖地区遇险等情况时，单向传输方式不利于用户求救及定位信息的传递以及相关救援单位的及时救援。而北斗卫星导航系统除采用RNSS无源定位功能外，还实现了有源定位RDSS的短报文传输功能，能够实现用户与用户、用户与地面中心站之间的双向通讯。但北斗短文信息的传递采用明文形式进行传递，具有传输信息泄露的危险。现有针对定位信息的传输及短报文信息的安全性有一些研究方向，但尚没有特别成熟、规范化的解决方案：成都九洲电子信息系统股份有限公司在其申请的专利文献“基于Android系统的便携式内置北斗通信及导航装置”(申请号：CN201810815775.2，申请公布号：CN108646276A)中提出了一种基于Android系统的便携式内置北斗通信及导航装置。该方法采用北斗RDSS和RNSS双模模块设计，在具有通用平板诸如上网、拍照、及时通信等功能的同时，应用北斗卫星导航系统，兼具有RDSS短报文通信及有源定位功能和RNSS的实时导航、精确定位、位置报告功能。该系统使用双模模块设计只是将现有的有源定位和无源定位模块结合进行应用，并没有对定位信息在短报文中的传输协议实现设计，没有给出统一的定位信息传输规范，也没有传输安全性保障。福建福大北斗通信科技有限公司在其申请的专利文献“基于Android系统的便携式内置北斗通信及导航装置”(申请号：CN201810815775.2，申请公布号：CN108646276A)中提出了一种基于Android系统的便携式内置北斗通信及导航装置。该方法涉及一种应用于北斗短报文的加密传输装置。包括核心控制器及与该核心控制器连接的安全加密芯片，该加密芯片用于与北斗二代RDSS进行短报文数据加密传输，能够实现日常的定位和报文通信操作。该专利申请中使用加密芯片对北斗报文进行加密，但没有对定位数据传输协议格式进行规范，并且加密芯片的使用在提高安全性的同时也会增加设备的硬件实现成本。综上，目前存在的与北斗导航定位短报文传输相关的方法，大都未对定位数据传输协议格式做具体的规范设计，影响方法的实际工程应用。并且这些方法中的一部分未采用安全加密措施就直接进行定位信息的传递，使得定位信息没有安全性保障，存在安全问题；另一部分方法采用加入安全加密芯片的方式对定位信息进行加密后传递，所说提高了定位信息传递的安全性，但却同时增加了实现成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法，以制定出使用北斗短报文传输的定位信息传输协议，且在提高定位信息传递安全性的同时降低实现成本。为实现上述目的，本专利技术的实现步骤包括如下：(1)发送方用户终端A获取导航卫星传来的用户当前所在位置的定位信息s1，定位信息s1中包括时间、经度和纬度三种信息；(2)制定定位信息s1传输报文协议内容，生成定位报文s2：(2a)根据中国卫星导航定位应用管理中心制定的政策标准，设定定位信息s1传输报文包括：指令、长度、用户地址、密钥参数、位置参数以及和校验这六个部分，各部分所占用的字节长度分别为：4，1，3，2，27，1；(2b)生成包含(2a)所述6个部分的初始定位信息指令报文b0，设定其“指令”部分的标识符为$BDM，“长度”部分数值为38，其他部分数值均为0；当报文b0中任何一部分有数据填入时，由填入数据将原始数据0替换掉；(2c)发送方用户终端A向卫星进行用户机检测申请，通过卫星的反馈数据得到用户机的ID号，填入定位数据传输报文b0的“用户地址”部分，获得定位信息地址报文b1；(2d)将(1)中获取的定位信息s1填入定位信息地址报文b1中的“位置参数”部分，获得定位信息位置报文b2；(2e)用户给定两个密钥参数k1和k2，其中k1∈[0,9999]，k2∈[0,9999]，两个数均为整数，并将给定的这两个密钥参数填入定位信息位置报文b2中的“密钥参数”部分，得到定位信息密钥报文b3；(2f)将定位信息密钥报文b3中的每一个数据通过查询ASCII码表的方式，依次转化为ASCII码数，得到定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3；(2g)对定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3中的数值进行CRC校验操作，得到校验和h，将该h填入定位信息密钥报文b3中的“校验和”部分，得到定位报文s2；(2h)用h替换定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3的最后一个字节，得到定位报文的ASCII码序列b4；(3)使用logistic混沌映射方法加密定位报文s2，获得定位密文序列C：(3a)分别生成两个初值表table1、table2和两个控制参数表table3、table4，其中第一初值表table1以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数，第二初值表table2以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数；其中第一控制参数表table3以随机方式存放着属于4560到9999的5440个不重复的整数，第二控制参数表table4以随机方式存放着属于5699到9999的4301个不重复的整数；(3b)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一初值表table1获得第一初值系数t1，通过查询第二初值表table2获得第二初值系数t2，再通过两个初值系数t1和t2计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代初值X0；(3c)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一控制参数表table3获得第一控制参数的系数t3，通过查询第二控制参数表table4获得第二控制参数表参数t4，再通过两个控制参数系数t3和t4计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代控制参数μ；(3d)根据迭代初值X0和迭代控制参数μ对logistic混沌映射公式进行M次迭代后，获得密钥key，并使用密钥key加密定位报文的ASCII码序列b4，获得密文序列C，其中C＝{c0,c1,…ci,…c37}，ci表示密文序列中的第i个密文值，i是从0到37的整数；(4)将(2e)中的两个密钥参数k1，k2与密文序列C组合为数据data＝{k1,k2,C}，并通过发送方用户终端A的短报文传输功能将数据data发送给接收方用户终端B；(5)接收方用户终端B接收到发送方终端A发送来的数据data，对接收到的数据data进行分解，得到两个密钥参数k1，k2与密文序列C；(6)接收方根据两个密钥参数k1，k2对密文序列C进行解密操作，获得解密之后的接收报文序列P，其中P＝{p0,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法，其特征在于，包括如下：(1)发送方用户终端A获取导航卫星传来的用户当前所在位置的定位信息s1，定位信息s1中包括时间、经度和纬度三种信息；(2)制定定位信息s1传输报文协议内容，生成定位报文s2：(2a)根据中国卫星导航定位应用管理中心制定的政策标准，设定定位信息s1传输报文包括：指令、长度、用户地址、密钥参数、位置参数以及和校验这六个部分，各部分所占用的字节长度分别为：4，1，3，2，27，1；(2b)生成包含(2a)所述6个部分的初始定位信息指令报文b0，设定其“指令”部分的标识符为$BDM，“长度”部分数值为38，其他部分数值均为0；当报文b0中任何一部分有数据填入时，由填入数据将原始数据0替换掉；(2c)发送方用户终端A向卫星进行用户机检测申请，通过卫星的反馈数据得到用户机的ID号，填入定位数据传输报文b0的“用户地址”部分，获得定位信息地址报文b1；(2d)将(1)中获取的定位信息s1填入定位信息地址报文b1中的“位置参数”部分，获得定位信息位置报文b2；(2e)用户给定两个密钥参数k1和k2，其中k1∈[0,9999]，k2∈[0,9999]，两个数均为整数，并将给定的这两个密钥参数填入定位信息位置报文b2中的“密钥参数”部分，得到定位信息密钥报文b3；(2f)将定位信息密钥报文b3中的每一个数据通过查询ASCII码表的方式，依次转化为ASCII码数，得到定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3；(2g)对定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3中的数值进行CRC校验操作，得到校验和h，将该h填入定位信息密钥报文b3中的“校验和”部分，得到定位报文s2；(2h)用h替换定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3的最后一个字节，得到定位报文的ASCII码序列b4；(3)使用logistic混沌映射方法加密定位报文s2，获得定位密文序列C：(3a)分别生成两个初值表table1、table2和两个控制参数表table3、table4，其中第一初值表table1以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数，第二初值表table2以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数；其中第一控制参数表table3以随机方式存放着属于4560到9999的5440个不重复的整数，第二控制参数表table4以随机方式存放着属于5699到9999的4301个不重复的整数；(3b)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一初值表table1获得第一初值系数t1，通过查询第二初值表table2获得第二初值系数t2，再通过两个初值系数t1和t2计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代初值X0；(3c)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一控制参数表table3获得第一控制参数的系数t3，通过查询第二控制参数表table4获得第二控制参数表参数t4，再通过两个控制参数系数t3和t4计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代控制参数μ；(3d)根据迭代初值X0和迭代控制参数μ对logistic混沌映射公式进行M次迭代后，获得密钥key，并使用密钥key加密定位报文的ASCII码序列b4，获得密文序列C，其中C＝{c0,c1,…ci,…c37}，ci表示密文序列中的第i个密文值，i是从0到37的整数；(4)将(2e)中的两个密钥参数k1，k2与密文序列C组合为数据data＝{k1,k2,C}，并通过发送方用户终端A的短报文传输功能将数据data发送给接收方用户终端B；(5)接收方用户终端B接收到发送方终端A发送来的数据data，对接收到的数据data进行分解，得到两个密钥参数k1，k2与密文序列C；(6)接收方根据两个密钥参数k1，k2对密文序列C进行解密操作，获得解密之后的接收报文序列P，其中P＝{p0,p1,…,pj,…p37}，pj表示接收报文序列P中的第j个序列值，j是从0到37的整数；(7)对定位报文序列P中前面37个数据p0,p1,…p36进行校验，得到校验结果F；(8)判断校验结果F＝p37是否成立，如果成立，则传输完成；如果不成立，则接收方用户终端B等待发送方用户终端A传输下一条数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文定位信息传输协议的数据安全传输方法，其特征在于，包括如下：(1)发送方用户终端A获取导航卫星传来的用户当前所在位置的定位信息s1，定位信息s1中包括时间、经度和纬度三种信息；(2)制定定位信息s1传输报文协议内容，生成定位报文s2：(2a)根据中国卫星导航定位应用管理中心制定的政策标准，设定定位信息s1传输报文包括：指令、长度、用户地址、密钥参数、位置参数以及和校验这六个部分，各部分所占用的字节长度分别为：4，1，3，2，27，1；(2b)生成包含(2a)所述6个部分的初始定位信息指令报文b0，设定其“指令”部分的标识符为$BDM，“长度”部分数值为38，其他部分数值均为0；当报文b0中任何一部分有数据填入时，由填入数据将原始数据0替换掉；(2c)发送方用户终端A向卫星进行用户机检测申请，通过卫星的反馈数据得到用户机的ID号，填入定位数据传输报文b0的“用户地址”部分，获得定位信息地址报文b1；(2d)将(1)中获取的定位信息s1填入定位信息地址报文b1中的“位置参数”部分，获得定位信息位置报文b2；(2e)用户给定两个密钥参数k1和k2，其中k1∈[0,9999]，k2∈[0,9999]，两个数均为整数，并将给定的这两个密钥参数填入定位信息位置报文b2中的“密钥参数”部分，得到定位信息密钥报文b3；(2f)将定位信息密钥报文b3中的每一个数据通过查询ASCII码表的方式，依次转化为ASCII码数，得到定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3；(2g)对定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3中的数值进行CRC校验操作，得到校验和h，将该h填入定位信息密钥报文b3中的“校验和”部分，得到定位报文s2；(2h)用h替换定位信息密钥报文的ASCII码序列b′3的最后一个字节，得到定位报文的ASCII码序列b4；(3)使用logistic混沌映射方法加密定位报文s2，获得定位密文序列C：(3a)分别生成两个初值表table1、table2和两个控制参数表table3、table4，其中第一初值表table1以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数，第二初值表table2以随机方式存放着属于0到9999的10000个不重复的整数；其中第一控制参数表table3以随机方式存放着属于4560到9999的5440个不重复的整数，第二控制参数表table4以随机方式存放着属于5699到9999的4301个不重复的整数；(3b)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一初值表table1获得第一初值系数t1，通过查询第二初值表table2获得第二初值系数t2，再通过两个初值系数t1和t2计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代初值X0；(3c)使用(2e)中的两个密钥参数k1和k2，先通过查询第一控制参数表table3获得第一控制参数的系数t3，通过查询第二控制参数表table4获得第二控制参数表参数t4，再通过两个控制参数系数t3和t4计算得到logistic混沌映射迭代所需的迭代控制参数μ；(3d)根据迭代初值X0和迭代控制参数μ对logistic混沌映射公式进行M次迭代后，获得密钥key，并使用密钥key加密定位报文的ASCII码序列b4，获得密文序列C，其中C＝{c0,c1,…ci,…c37}，ci表示密文序列中的第i个密文值，i是从0到37的整数；(4)将(2e)中的两个密钥参数k1，k2与密文序列C组合为数据data＝{k1,k2,C}，并通过发送方用户终端A的短报文传输功能将数据data发送给接收方用户终端B；(5)接收方用户终端B接收到发送方终端A发送来的数据data，对接收到的数据data进行分解，得到两个密钥参数k1，k2与密文序列C；(6)接收方根据两个密钥参数k1，k2对密文序列C进行解密操作，获得解密之后的接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建超，周一廷，李卫斌，肖清，赵兵兵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61