DW3000系列才能支持UWB安全數(shù)據(jù)通訊,DW1000不支持
IEEE 802.15.4a沒有數(shù)據(jù)通訊安全保護機制,IEEE 802.15.4z中指定的擴展得到增強(在PHY/RF級別):增添了一個重要特性“擾頻時間戳序列(
STS)”
,該特性增添了加密
、隨機數(shù)生成等
。
STS缺省是關閉 ,只有打開和使用才能體現(xiàn)UWB安全通訊。STS的使用涉及AES的公鑰和私鑰的管理和使用
。
UWB 是一種基于脈沖的系統(tǒng) ,使用一系列非常窄的 2 納秒脈沖。這些窄脈沖經(jīng)過編碼和傳播
,將會占用 500 MHz 的帶寬。脈沖序列使用 IPATOV 和偽隨機安全 STS 編碼進行編碼
,分別重復多次
。標頭和 STS 后面是 MAC 標頭和數(shù)據(jù)。此標頭
、STS
、MAC 標頭和數(shù)據(jù)序列構成一幀。

加擾時間戳序列(Scrambled Timestamp Sequence, STS):
增強了數(shù)據(jù)的完整性(integrity),進一步提高了UWB技術在應用的安全性。
對于BPRF和HPRF模式,STS字段都是可選的。
STS引入之后,數(shù)據(jù)幀變更為4種模式,即SP0、SP1、SP2、SP3。

STS使用偽隨機序列和加密技術來保護每幀中生成的時間戳數(shù)據(jù)的完整性。此生成過程依賴于高級加密標準 (AES) 安全協(xié)議。
AES 是一種用于保護信息的對稱分組密,STS 利用鏈接兩端的私鑰和公鑰來加密和交換初始 STS 密鑰。初始化完成后,在每次傳輸后都會使用一種復雜的算法來更改此 STS 代碼。

STS 字段由一組偽隨機二進制相移鍵控 (BPSK) 調制脈沖組成, BPSK 調制序列的偽隨機性由密碼安全的偽隨機數(shù)發(fā)生器確保,由于序列的偽隨機性,沒有周期性 ,因此允許接收器產(chǎn)生可靠
、高度準確和無偽影的信道延遲估計。
UWB物理層
IEEE標準定義了一種非常靈活的UWB物理層 ,通過調整如同步前導長度
、前導碼、數(shù)據(jù)速率等參數(shù)來實現(xiàn)
。
Responder用SYNC同步收到的UWB信息 ,STS用于生成一個防篡改的時間戳。
PHY Header包含PSDU信息 ,PSDU由5部分組成
,PPDU(PHY protocal data unit)物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元:
1. SYNC:又稱前導碼區(qū)域,接收機為了檢測和同步UWB信號,首先必須找到符合協(xié)議的前導碼;前導碼(由0/1組成的一種幀結構,通知目標做好接受準備);
2. SFD:報文起始分隔符;
3. STS:安全時間戳;
4. PHY header(PHR)(SP3沒有),物理頭;
5. PHY 服務數(shù)據(jù)單元(PSDU)(SP3沒有),物理層服務數(shù)據(jù)單元。
Responder用SYNC和SFD同步收到的UWB信息,STS則用于生成1個防止篡改的時間戳,PHR包含了關于PSDU的內(nèi)容,PSDU包含了有效信息,就是Initiator真正想傳輸?shù)臄?shù)據(jù)
802.15.4z 規(guī)范提供了多對多 UWB 架構,為安全的多點測距區(qū)域網(wǎng)絡 (RAN) 提供了基礎。