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5.4 SA TEK负载 (SA TEK Payload)

SA TEK负载定义了流量加密密钥(Traffic Encryption Key, TEK)安全关联。TEK用于保护群组的实际数据流量,由数据安全协议(如IPsec ESP)使用。

SA TEK负载格式​

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
! Next Payload  !   RESERVED    !         Payload Length        !
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
!  Protocol-ID  !     SPI Size  !      # of Transforms          !
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
!                                                               !
~                       SPI (variable)                          ~
!                                                               !
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
!                                                               !
~                    TEK Attributes                             ~
!                                                               !
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字段说明:

  • Protocol-ID: 指定使用TEK的安全协议
    • PROTO_IPSEC_ESP: IPsec ESP
    • 其他协议由将来的RFC定义
  • SPI: 安全参数索引,用于标识此TEK
  • TEK Attributes: TEK的属性,格式取决于Protocol-ID

支持的安全协议​

PROTO_IPSEC_ESP​

当Protocol-ID设置为PROTO_IPSEC_ESP时,TEK用于IPsec ESP协议。属性包括:

  • 加密算法: 如AES-CBC, 3DES-CBC
  • 认证算法: 如HMAC-SHA1, HMAC-SHA256
  • 密钥长度: 加密和认证密钥的长度
  • 生命周期: 时间或字节生命周期
  • SPI: ESP使用的SPI值

详见5.4.1 PROTO_IPSEC_ESP

其他安全协议​

未来的RFC可以定义对其他安全协议的支持,如:

  • SRTP (Secure Real-time Transport Protocol)
  • 其他应用层安全协议

详见5.4.2 其他安全协议

在GROUPKEY-PULL中的使用​

请求​

组成员请求TEK:

SA_TEK {
  Protocol-ID = PROTO_IPSEC_ESP
  SPI Size = 0
  Attributes {
    // 建议的ESP参数
  }
}

响应​

GCKS提供TEK:

SA_TEK {
  Protocol-ID = PROTO_IPSEC_ESP
  SPI Size = 4
  SPI = 0xAABBCCDD
  Attributes {
    // 实际的ESP参数和策略
  }
}

实际的TEK密钥材料通过密钥下载(KD)负载传输。

在GROUPKEY-PUSH中的使用​

更新TEK时:

SA_TEK {
  Protocol-ID = PROTO_IPSEC_ESP
  SPI Size = 4
  SPI = 0xAABBCCDE  // 新的SPI
  Attributes {
    // 新的TEK参数
  }
}

新的TEK密钥材料通过KD负载传输,消息使用KEK保护。

多个TEK​

一个群组可以 (MAY) 有多个TEK:

  • 不同的流: 不同的数据流使用不同的TEK
  • 不同的安全级别: 不同的子组使用不同的TEK
  • 重密钥过渡: 新旧TEK在过渡期共存

多个TEK通过不同的SPI区分。

TEK的使用​

发送数据​

组成员发送数据时:

  1. 选择当前TEK: 使用最新的有效TEK
  2. 查找SPI: 根据策略确定使用哪个TEK
  3. 加密数据: 使用数据安全协议加密数据
  4. 包含SPI: 在加密的数据包中包含SPI

接收数据​

组成员接收数据时:

  1. 提取SPI: 从数据包中提取SPI
  2. 查找TEK: 根据SPI查找相应的TEK
  3. 解密数据: 使用TEK解密数据包
  4. 验证完整性: 验证数据的完整性

处理规则​

GCKS规则​

GCKS必须 (MUST):

  1. 分配SPI: 为每个TEK分配唯一的SPI
  2. 设置策略: 根据群组安全策略设置TEK属性
  3. 生成密钥: 生成高质量的随机TEK
  4. 协调更新: 确保所有成员及时收到新TEK

组成员规则​

组成员必须 (MUST):

  1. 存储TEK: 安全存储接收到的TEK
  2. 关联SPI: 将SPI与相应的TEK和安全协议关联
  3. 配置数据安全协议: 使用TEK配置数据安全协议(如IPsec)
  4. 处理密钥转换: 在接收新TEK时正确处理密钥转换
  5. 监控生命周期: 跟踪TEK的到期时间

密钥转换策略​

在TEK更新期间,组成员必须 (MUST) 遵循以下规则:

  • 发送: 立即使用新TEK加密出站流量
  • 接收: 继续使用旧TEK解密入站流量,直到其生命周期到期

这种不对称策略允许在更新期间有一个过渡期,确保所有成员都能解密数据。

安全考虑​

TEK直接保护群组数据:

  • 保密性: TEK必须 (MUST) 保密
  • 完整性: TEK参数和密钥材料必须 (MUST) 受完整性保护
  • 密钥强度: TEK必须 (MUST) 具有足够的加密强度
  • 生命周期: TEK应该 (SHOULD) 根据使用量和时间定期更新
  • 前向保密: 旧TEK的妥协不应 (SHOULD NOT) 影响新TEK
  • 后向保密: 新成员不应 (SHOULD NOT) 能解密旧数据

TEK的妥协将直接导致群组通信数据被解密,因此TEK的保护至关重要。

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