GB/T 30269.602-2017 信息技术 传感器网络 第602部分：信息安全：低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层安全规范

　　ICS 35 . 1 10 L 79

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 30269 . 602—2017

　　信息技术 传感器网络

　　第 602 部分：信息安全：低速率无线传感器

　　网络网络层和应用支持子层安全规范

　　Informationtechnology—Sensornetwork—

　　part602：Informationsecurity：Networklayerandapplicationsupportsublayer

　　securityspecificationforlow-ratewirelesssensornetworks

　　2017-12-29 发布 2017-12-29 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　前 言

　　GB/T 30269《信息技术 传感器网络》拟分为以下部分：

　　— 第 1 部分：参考体系结构和通用技术要求;

　　— 第 2 部分：术语;

　　— 第 301 部分：通信与信息交换：低速无线传感器网络网络层和应用支持子层规范;

　　— 第 302 部分：通信与信息交换：高可靠性无线传感器网络媒体访问控制和物理层规范;

　　— 第 303 部分：通信与信息交换：基于 IP 的无线传感器网络网络层规范;

　　— 第 401 部分：协同信息处理：支撑协同信息处理的服务及接口;

　　— 第 501 部分：标识：传感节点标识符编制规则;

　　— 第 502 部分：标识：传感节点标识符解析规范;

　　— 第 503 部分：标识：传感节点标识符注册规程;

　　— 第 504 部分：标识：传感节点标识符管理规范;

　　— 第 601 部分：信息安全：通用技术规范;

　　— 第 602 部分：信息安全：低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层安全规范;

　　— 第 701 部分：传感器接口：信号接口;

　　— 第 702 部分：传感器接口：数据接口;

　　— 第 801 部分：测试：通用要求;

　　— 第 802 部分：测试：低速无线传感器网络媒体访问控制和物理层;

　　— 第 803 部分：测试：低速无线传感器网络网络层和应用支持子层;

　　— 第 804 部分：测试：传感器接口测试规范;

　　— 第 805 部分：测试：传感器网关测试规范;

　　— 第 806 部分：测试：传感节点标识符解析一致性测试技术规范;

　　— 第 807 部分：测试：低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层安全测评规范;

　　— 第 901 部分：网关：通用技术要求;

　　— 第 902 部分：网关：远程管理技术要求;

　　— 第 903 部分：网关：逻辑功能接口技术规范;

　　— 第 1001 部分：中间件：传感器网络节点接口 。

　　本部分为 GB/T 30269 的第 602 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本部分由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC 28)提出并归口 。

　　本部分起草单位：重庆邮电大学、中国电子技术标准化研究院、无锡物联网产业研究院、成都秦川科技发展有限公司、中国信息安全认证中心、山东省计算中心(国家超级计算济南中心)。

　　本部分主要起草人：王浩、魏昱、陈书义、苏静茹、吴岳飞、甘杰夫、王平、卓兰、汪付强。

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　　信息技术 传感器网络

　　第 602 部分：信息安全：低速率无线传感器

　　网络网络层和应用支持子层安全规范

　　1 范围

　　GB/T 30269 的本部分规定了低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层的原语、命令帧格式以及安全交互规程。

　　本部分适用于低速率传感器网络传输安全的开发设计。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 15629 . 15—2010 信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网 特定要求第 15 部分：低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范

　　GB/T 25069—2010 信息安全技术 术语

　　GB/T 30269 . 2—2013 信息技术 传感器网络 第 2 部分：术语

　　GB/T 30269 . 301—2014 信息技术 传感器网络 第 301 部分：通信与信息交换：低速无线传感器网络网络层和应用支持子层规范

　　GB/T 30269 . 601—2016 信息技术 传感器网络 第 601 部分：信息安全：通用技术规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 25069—2010、GB/T 30269 . 2—2013 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　直接密钥 directkey

　　邻居节点之间建立的共享的对密钥。

　　3.2

　　密钥建立 keyestablishment

　　为一个或多个实体产生一个可用的、共享的秘密密钥的过程。

　　3.3

　　密钥管理 keymanagement

　　根据安全策略，实施对密钥材料进行产生、登记、认证、注销、分发、安装、存储、归档、撤销、衍生、销毁和恢复的服务。

　　3.4

　　密钥材料 keyingmaterial

　　确立和维持密码密钥关系所必需的数据(如密钥，初始化值)。

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　　3.5

　　密钥更新 keyupdate

　　一种机制，通过给同一个组提供另外一个密钥，在两个或多个设备之间实施共享密钥的更换。

　　3.6

　　消息鉴别 messageauthentication

　　消息鉴别是由声明的始发者预期的接收者的验证，并且该消息在转移中未被更改。

　　3.7

　　网络密钥 networkkey

　　全网所有设备共享的密钥。

　　3.8

　　路径密钥 pathkey

　　在没有直接密钥的情况下，在存在多跳安全的节点之间建立的共享的对密钥。

　　3.9

　　安全级别 securitylevel

　　有关敏感信息访问的级别划分，以此级别加之安全范畴能更加精细的控制对数据的访问。

　　3 . 10

　　会话密钥 sessionkey

　　为保证一对节点之间的保密通信或消息鉴别而随机产生的密钥。 通信完成后，会话密钥失效。

　　3 . 1 1

　　共享密钥 sharedkey

　　两个或多个节点之间在初始密钥材料的基础上建立的长期共享的密钥。

　　3 . 12

　　安全服务 securityservice

　　根据安全策略，为用户提供的某种安全功能及相关的保障。

　　3 . 13

　　信任中心 trustcenter

　　被网络内设备信任的设备，为了网络和端到端应用配置进行密钥管理或安全数据融合等安全操作。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　AIB：应用支持层的信息库(Application Support Layer Information base)

　　APSME：应用支持子层管理实体(Application Support Sublayer Management Entity )

　　APSME-SAP：应用支持子层管理实体—服务接入点 (Application Support Sublayer Management Entity—Service Access Point)

　　ASDU：应用支持子层服务数据单元(APS Service Data Unit)

　　CCM：联合计数模式的 CBC-MAC(Combined CBC-MAC and Counter Mode of Operation) CCM *：扩展的 CCM(Extension of CCM)

　　MAC：媒体访问控制(Medium Access Control)

　　MIC：消息完整性校验码(Message Integrity Code)

　　MSDU: MAC协议子层数据单元(Medium Access Control Sublayer Service Data Unit)

　　NIB：网络层信息库(Network-Layer Information Base)

　　NLDE：网络层数据实体(Network-Layer Data Entity)

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　　NLME：网络层管理实体(Network-Layer Management Entity)

　　NPDU：网络层协议数据单元(Network-Layer Protocol Data Unit)

　　PAN：个域网(Personal Area Network)

　　PDU：协议数据单元(Protocol Data Unit)

　　5 安全概述

　　5 . 1 概述

　　网络层和应用支持子层提供的安全服务形成了传感网设备内实施安全策略的结构单元。 第 5 章介绍了安全服务规范和如何使用这些服务的功能性描述。

　　5 . 2 协议栈结构

　　无线传感器网络协议栈各层及其模块组成如图 1 所示，虚线框内为无线传感器网络协议栈内安全部分的内容。

　　协议栈各层的功能应符合 GB/T 30269 . 301—2014 的规定。

　　网络层的安全包括为网络层帧提供安全的处理，以及为邻近高层提供路由安全服务。

　　应用支持子层的安全包括为应用层帧提供安全的处理，以及为邻近高层提供建立和维护安全关系的服务。

　　安全服务提供者即为网络层和应用支持子层可执行的安全策略和安全机制。 这些安全策略和安全机制为传感器网络的信息传输安全提供支持。

　　图 1 无线传感器网络协议栈结构

　　5 . 3 安全框架

　　安全框架包括网络层和应用支持子层两个层次的安全机制。 网络层和应用支持子层负责安全传输它们各自的帧。 此外，网络层提供了路由安全的服务，应用支持子层提供了建立和维护安全关系的服务。

　　5 . 4 安全密钥

　　密钥管理机制涉及到不同类型的密钥，表 1 列出了本部分所使用的安全密钥。

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　　表 1 安全密钥

　　每种密钥从建立到撤销的整个有效期之内，可能会处在多个不同阶段，需要根据具体应用需求对密钥进行维护和更新。 不同的密钥类型生存期的长短不同，在同一个密钥材料的有效期内，共享密钥可能撤销和更新多次;在同一个共享密钥的有效期内，会话密钥可能撤销和更新多次。

　　会话密钥在通信双方节点通信完成后即被销毁。 会话密钥的泄露不会影响到共享密钥的安全。 若某个共享密钥泄露，则信任中心应将其撤销，并与相关节点交互，分发更新的密钥。 共享密钥的泄露并不意味着密钥材料的泄露。 但是若某个密钥材料泄露，则相应的共享密钥也必须撤销，并在密钥材料更新后，重新建立共享密钥。

　　5 . 5 网络层安全

　　5 . 5 . 1 假设

　　当 GB/T 30269.301—2014 中网络层服务原语 NLDE-DATA.request 中的参数 SecurityEnable 置

　　为 FALSE 时，应明确禁止网络层的安全机制。 否则，当网络层产生的帧需要加密，或者高层 NIB 中的nwkSecureAllFrames 属性为 TRUE 时，应启用网络层帧的安全保护机制，网络层的帧保护机制在本部分的附录 A有说明。 此外，网络层还负责为邻近高层提供路由安全的服务。

　　5 . 5 . 2 路由安全

　　网络层的路由安全服务提供了一种在设备之间进行路由选择的安全方式。 路由安全机制是以保证网络在受到攻击时仍能进行正确的路由发现、构建和维护为目标的安全机制。

　　5 . 6 应用支持子层安全

　　5 . 6 . 1 概述

　　当应用层产生的一个帧需要加密，应用支持子层应该负责对它进行安全处理。 应用支持子层的帧保护机制在本部分的附录 B有说明。 应用支持子层还负责为邻近高层提供密钥管理、访问控制、鉴别和安全数据融合服务。

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　　5 . 6 . 2 密钥管理

　　5 . 6 . 2 . 1 概述

　　密钥管理机制依赖于基本的密码机制，分为以下两类：

　　a) 采用对称密码技术的机制;

　　b) 采用非对称密码技术的机制。

　　不用的机制适用于不同的应用需求。 采用对称密码技术的机制，适用于对安全级别要求较低的传感器网络，例如安全级别在三级以下的传感器网络宜采用基于对称密码技术的机制。 而对于安全级别要求较高的传感器网络，则需要采用基于非对称密码技术的机制。

　　5 . 6 . 2 . 2 密钥分发

　　应用支持子层的密钥分发服务允许信任中心分发密钥材料到设备。 无线传感设备以保护密钥不被泄露的方式写入信任中心分发的密钥材料中。

　　5 . 6 . 2 . 3 密钥建立

　　应用支持子层的密钥建立服务允许两个设备之间可以手动建立一个共享密钥，初始信任信息必须在密钥建立之前安装在每个设备上。

　　5 . 6 . 2 . 4 密钥更新

　　应用支持子层的密钥更新服务允许一个信任中心去通知其他设备更新密钥。

　　5 . 6 . 2 . 5 密钥撤销

　　应用支持子层的密钥撤销服务允许一个信任中心去通知相关设备撤销使用特定密钥信息。 密钥的撤销可以是对称密钥的撤销或非对称密钥的撤销。

　　5 . 6 . 3 访问控制

　　应用支持子层的访问控制服务允许控制用户对传感网的节点资源和数据资源的访问。 访问控制机制包括：

　　a) 自主访问控制：

　　通过访问控制表或访问能力表等策略对用户的访问实施控制。

　　b) 强制访问控制：

　　为用户、节点和数据指定敏感标记，通过这些敏感标记对用户的访问实施控制。

　　5 . 6 . 4 身份鉴别

　　应用支持子层的身份鉴别服务允许两个设备之间进行身份鉴别。 节点之间的鉴别是基于密码算法的，具有共享密钥的节点之间能够实现相互鉴别。

　　5 . 6 . 5 消息鉴别

　　应用支持子层的消息鉴别服务对设备的广播消息提供了一种安全的鉴别方式。

　　5 . 6 . 6 安全数据融合

　　应用支持子层的安全数据融合服务提供了一个安全的方式进行数据融合。 安全数据融合机制是为了保障数据保密性、数据传输安全、数据融合的准确性。

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　　6 网络层安全

　　6 . 1 网络层安全概述

　　网络层安全规定了输出帧和输入帧的安全传输、路由安全，以及路由安全的服务原语。 上层通过建立适当的密钥和帧计数器控制安全处理操作，确定使用哪种安全级别。 网络层的 NLDE 和 NLME 见GB/T 30269 . 301—2014 。

　　6 . 2 网络层安全服务

　　6 . 2 . 1 网络层安全服务原语

　　网络层安全服务原语如表 2 所示。

　　表 2 网络层安全原语

　　6 . 2 . 2 路由安全服务

　　6.2.2. 1 NLME-SEC-ROUTE.request

　　6 . 2 . 2 . 1 . 1 服务原语的语义

　　网络层的临近高层可以利用本原语发起一个路由安全的过程。本原语的语义如下：

　　NLME-SEC-ROUTE.request {

　　Request Device Address

　　Request Identifier Type }

　　表 3 给出了 NLME-SEC-ROUTE.request原语的参数。

　　表 3 NLME-SEC-ROUTE.request参数

　　6 . 2 . 2 . 1 . 2 产生条件

　　本原语由一个传感器网络设备的邻近高层产生，发送给其 NLME,用于请求指定设备的标识符。

　　6 . 2 . 2 . 1 . 3 收后效果

　　传感器网络设备的 NLME 收到本原语时，NLME 应向邻近高层发送状态值为 INVALID_ RE-

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　　QUEST 的 NLME-SEC-ROUTE.request原语。

　　NLME通过使用 MAC层的 MCPS-DATA.request原语，尝试发送一个设备标识符请求命令帧来发起设备鉴别。 如果 MAC 层因为任何原因发送命令帧失败，NLME 向邻近高层发送 NLME-SEC-

　　ROUTE.confirm原语，状态参数值等于 MCPS-DATA.confirm返回的值。

　　6 . 2 . 2 . 2 NLME-SEC-ROUTE.confirm

　　6 . 2 . 2 . 2 . 1 服务原语的语义

　　本原语允许告知邻居高层路由安全的结果。

　　本原语的语义如下：

　　NLME-SEC-ROUTE.confirm {

　　Status

　　}

　　表 4 给出了 NLME-SEC-ROUTE.confirm原语的参数。

　　表 4 NLME-SEC-ROUTE.confirm参数

　　6 . 2 . 2 . 2 . 2 产生条件

　　本原语由 NLME产生，传递给邻近高层，作为请求设备标识符的结果。

　　6 . 2 . 2 . 2 . 3 收后效果

　　邻近高层被告知其设备标识符请求命令的结果。

　　6 . 2 . 2 . 3 NLME-SEC-ROUTE.indication

　　6 . 2 . 2 . 3 . 1 服务原语的语义

　　NLME通过发送本原语来通知网络层的邻近高层收到一个设备标识符请求命令帧。本原语的语义如下：

　　NLME-SEC-ROUTE.indication {

　　Request Device Address

　　Request Identifier Type

　　}

　　表 5 给出了 NLME-SEC-ROUTE.indication原语的参数。

　　表 5 NLME-SEC-ROUTE.indication参数

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　　6 . 2 . 2 . 3 . 2 产生条件

　　本原语由一个传感器网络设备的 NLME产生，告知其邻近高层收到一个标识符请求命令帧。

　　6 . 2 . 2 . 3 . 3 收后效果

　　在接收到 NLME-SEC-ROUTE.indication原语之后，邻近高层会使用 Request Identifier Type 设

　　置的参数对标识符请求命令帧发起设备进行鉴别。

　　6 . 2 . 2 . 4 安全路由协议

　　发起者和响应者的 NLME 执行安全路由协议。

　　6 . 3 帧安全

　　6 . 3 . 1 帧安全概述

　　当 NLDE-DATA.request原语中的 SecurityEnable参数为 FALSE 时，应明确禁止网络层的安全机制;当网络层产生的帧需要加密，或者高层 NIB 中的 nwkSecureAllFrames 属性为 TRUE 时，应启用网

　　络层帧的安全保护机制。 网络层帧保护机制应使用国家密码行政主管部门指定的算法和密码运算模式 。 网络层帧所用的安全等级由 NIB 的 nwkSecurityLevel属性给出。 上层通过设置网络密钥、帧计数器以及所用安全等级等方式，来控制网络层的安全处理操作。

　　网络层帧的安全结构如图 2 所示，其中安全机制增加了辅助帧头和信息完整性校验码，信息完整性校验码 MIC是对所有的网络层帧都进行了完整性保护。

　　图 2 网络层帧的安全结构

　　6 . 3 . 2 安全的网络层帧

　　网络层的帧格式如图 3 所示。

　　当 NPDU 帧启用安全保护时，帧控制域中的安全位应置为 1,表示辅助帧头的存在。

　　图 3 安全的网络层帧格式

　　6 . 3 . 3 辅助帧头

　　6 . 3 . 3 . 1 格式

　　辅助帧头的格式如图 4 所示。

　　图 4 辅助帧头的格式

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　　6 . 3 . 3 . 2 安全控制域

　　6 . 3 . 3 . 2 . 1 格式

　　安全控制域的格式如图 5 所示。

　　图 5 安全控制域的格式

　　6 . 3 . 3 . 2 . 2 安全级别子域

　　安全级别标识符用于指示输出帧和输入帧进行保护的方式和对荷载进行加密的方式，以及帧内数据真实性的程度(可由信息完整性代码 MIC 的长度反映)。MIC 的位长度可以是 0、32、64 或 128,决定了对 MIC进行随机猜测时的猜中概率。 安全级别的安全特性如表 6 所示，其中，安全级别标识符并不表示各安全级的相对强度。

　　表 6 网络层可用的安全级别

　　6 . 3 . 3 . 2 . 3 密钥标识符子域

　　密钥标识符子域用于标识保护帧所用的密钥。 密钥标识符子域的编码如表 7 所示。

　　表 7 密钥标识符子域的编码表

　　6 . 3 . 3 . 2 . 4 扩展临时子域

　　如果辅助帧头中存在源地址域，扩展临时子域应设置为 1,否则设置为 0 。

　　6 . 3 . 3 . 3 计数器域

　　计数器域提供了网络层帧的新鲜性，可防止对重复帧的处理。

　　6 . 3 . 3 . 4 源地址域

　　仅当扩展临时子域的值为 1 时，辅助帧头中才包含源地址域。 源地址域表示负责对网络层帧提供

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　　安全保护的设备的 64 位 IEEE 地址。

　　6 . 3 . 3 . 5 密钥序列号域

　　仅当密钥标识符子域的值为 1(对应网络密钥)时，辅助帧头中才包含密钥序列号域。 密钥序列号域表示对网络层帧提供安全保护的网络密钥的序列号。

　　6 . 4 命令帧

　　6 . 4 . 1 概述

　　网络层定义的命令帧如表 8 所示。

　　表 8 网络层命令帧

　　6 . 4 . 2 设备标识符请求命令帧

　　6 . 4 . 2 . 1 格式

　　设备标识符请求命令帧的格式如图 6 所示。

　　图 6 设备标识符请求命令格式

　　6.4.2.2 MAC数据请求服务

　　为了使用 GB/T 15629 . 15—2010 定义的 MAC 数据服务发送设备标识符请求命令，应提供以下信息：

　　a) 目的 MAC地址和 PAN标识符应根据请求类型分别设置为相应设备的网络地址或者相应组的多播地址和相应设备或者组所在的 PAN标识符;

　　b) 源 MAC地址和 PAN标识符应设置为发送设备标识符请求命令帧的设备的网络地址和 PAN标识符;

　　c) 帧控制字段应指示该帧是一个 MAC 数据帧，并且帧控制字段的 MAC 安全子字段应设置为禁用;

　　d) 寻址模式和 Intra-PAN标志应设置为支持该寻址字段。

　　6 . 4 . 2 . 3 网络层帧头字段

　　设备标识符请求命令帧通过单播或组播的方式发送，网络层头字段应设置如下：

　　a) 源地址字段应设置为命令帧发起设备的 16 位网络地址;

　　b) 帧控制字段的源地址字段应设置为 1,网络层头的源地址字段应存在，并包含帧发起设备的 64

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　　位地址;

　　c) 目的地址字段应根据请求类型设置为相应的命令帧接收设备的 16 位网络地址，或者命令帧接收组的多播地址。

　　6 . 4 . 2 . 4 网络层负载字段

　　设备标识符请求命令帧的网络层负载包含一个命令标识符、请求类型、请求设备的地址和待鉴别的设备的地址等字段。 其中命令标识符为 0x0f,指示为设备标识符请求命令帧，请求类型字段格式如图 7所示。

　　图 7 请求类型字段格式

　　其中：

　　请求设备地址指示：若为 0,表示请求设备地址”字段使用 16 位短地址;若为 1,表示请求设备地址”字段使用 64 位 IEEE地址，该字段默认值为 1 。

　　待鉴别设备地址指示：若为 0,表示待鉴别设备地址”字段使用 16 位短地址;若为 1,表示如果存在待鉴别设备地址”字段，使用 64 位 IEEE 地址。

　　请求响应设备类型指示：若为 00,表示发向直接路由器或待鉴别的路由器;若为 01,表示发向直接路由器或待鉴别路由器的父节点;若为 10,表示发向直接路由器或待鉴别路由器父节点的子节点;若为11,表示发向用户监视端。

　　请求标识符类型指示：若为 0,表示 “请求设备地址”对应的是路由器的标识符;若为 1,表示“待鉴别设备地址”对应的是路由器的标识符。

　　请求设备地址为初始发起该标识符请求命令帧的设备地址，可以为 16 位短地址，或者 64 位 IEEE地址。

　　待鉴别设备地址为“请求标识符类型”为 0 时，本字段不出现;“请求标识符类型”为 1 时，请求本字段指示的设备的标识符。 可以为 16 位短地址，或者 64 位 IEEE 地址。

　　6 . 4 . 3 设备标识符响应命令帧

　　6 . 4 . 3 . 1 格式

　　接收到设备标识符请求命令帧的设备，可以通过设备标识符响应命令帧反馈指定设备的标识符。设备标识符响应命令帧的格式如图 8 所示。

　　图 8 设备标识符响应命令格式

　　6.4.3.2 MAC数据服务请求

　　为了使用 GB/T 15629 . 15—2010 定义的 MAC数据服务发送设备标识符响应命令，应提供以下信息：

　　a) 目的 MAC地址和 PAN标识应设置为发送设备标识符请求命令帧的设备的网络地址和 PAN标识符。

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　　b) 源 MAC地址和 PAN标识符应设置为发送设备响应标识符命令帧的设备的网络地址和 PAN标识符。

　　c) 帧控制字段应指示该帧是一个 MAC 数据帧，并且帧控制字段的 MAC 安全子字段应设置为禁用;

　　d) 寻址模式和 Intra-PAN标志应设置为支持该寻址字段。

　　6 . 4 . 3 . 3 网络层帧头字段

　　为了使设备标识符响应命令能够正确到达目的设备，并完成设备标识符反馈，网络层帧头字段应提供以下信息：

　　a) 网络层帧头中的源地址应设置为发送设备的 16 位网络地址。

　　b) 网络层帧头中的目的地址应设置为接收到的设备标识符请求命令帧中“请求设备地址”字段对应设备的地址。

　　c) 帧控制字段的源地址字段应设置为 1,网络层帧头的源地址字段应包含帧的发送设备的 64 位IEEE地址。 帧控制字段中的目的地址字段应设置为 1,网络层帧头的 目 的地址应设置为接收到的设备标识符请求命令帧中“请求设备地址”相应的设备的 64 位 IEEE 地址。

　　6 . 4 . 3 . 4 网络层负载字段

　　网络层负载字段的格式如图 9 所示。

　　图 9 网络层负载字段

　　其中：

　　设备地址指示：若为 0,表示“设备地址”字段使用 16 位短地址;若为 1,表示“设备地址”字段使用64 位 IEEE 地址。

　　响应标识符类型：根据响应的标识符请求命令帧中的“请求标识符类型”设置。

　　命令标识符为 0x10 时，表示设备标识符响应命令帧。

　　设备地址是指反馈的为该地址所对应的设备的标识符。 可以为 16 位短地址或 64 位 IEEE 地址。设备标识符是指“设备地址”字段对应设备的标识符。

　　6 . 5 安全相关的 NIB属性

　　网络层的 NIB 属 性 包 含 管 理 网 络 层 安 全 所 需 的 各 种 属 性，可 分 别 用 NLME-GET. Request 和NLME-SET.request原语进行读写。 与安全相关的网络层 NIB 属性如表 9、表 10 和表 11 所示。 其中

　　表 9 列出了网络环境安全设定的 NIB属性，表 10 列出了建立密钥时设定的(包含密钥长度类型等)NIB属性，表 11 列出了使用的计数器的 NIB属性。

　　表 9 网络层安全设定的 NIB属性

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　　表 9(续)

　　表 10 建立密钥时设定的 NIB属性

　　表 1 1 计数器的 NIB属性

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　　7 应用支持子层安全

　　7 . 1 应用支持子层安全概述

　　应用支持子层负责安全地转发输出帧、接收输入帧以及建立并管理密钥。 上层通过向应用支持子层发出原语来控制密钥的管理。

　　7 . 2 应用支持子层安全服务

　　7 . 2 . 1 概述

　　表 12 列出了密钥管理和维护可用的原语。

　　表 12 应用支持子层安全原语

　　7 . 2 . 2 密钥分发服务

　　7 . 2 . 2 . 1 概述

　　APSME提供信任中心向设备分发密钥材料的服务。 无线传感设备以保护密钥不被泄露的方式写入信任中心分发的密钥材料中。

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　　7.2.2.2 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request

　　7 . 2 . 2 . 2 . 1 服务原语的语义

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.request 原语用来分发密钥到其他设备。

　　该原语应提供以下的接口：

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.request {

　　DistributeType

　　KeyType

　　NodeID

　　KeyData

　　}

　　表 13 列出了 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语的参数。

　　表 13 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语的参数

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语中的参数 DistributeType值见表 14。

　　表 14 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语的 DistributeType参数值

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语的参数 KeyType 的值见表 15,参数 KeyData 的类型取决于参数 KeyType 的值。

　　表 15 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语的 KeyType参数值

　　Initialization key 的参数见表 16。

　　表 16 Initializationkey参数列表

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　　Initialization value 的参数见表 17。

　　表 17 Initializationvalue参数

　　7 . 2 . 2 . 2 . 2 产生条件

　　当信任中心需要分发密钥材料到设备时，它的邻近高层产生该原语。

　　7 . 2 . 2 . 2 . 3 收后效果

　　在接收到 APSME-DISTRIBUTE-KEY.request原语后，信任中心的 APSME作为密钥分发的发起

　　者，直接分发密钥材料到目标设备。

　　7 . 2 . 2 . 3 APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication

　　7 . 2 . 2 . 3 . 1 服务原语的语义

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication原语用来通知邻近高层接收到了密钥材料。

　　该原语应提供以下的接口：

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication {

　　KeyType

　　NodeID

　　KeyData

　　}

　　表 18 列出了 APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication原语的参数。

　　表 18 APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication参数

　　APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication原语的参数 KeyType 的值见表 19,参数 KeyData 的类型取决于参数 KeyType 的值。

　　表 19 APSME-DISTRIBUTE-KEY.indication原语的 KeyType参数值

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　Initialization key 的参数见表 20。

　　表 20 Initializationkey参数

　　Initialization value 的参数见表 21。

　　表 2 1 Initializationvalue参数

　　7 . 2 . 2 . 3 . 2 产生条件

　　当目标设备接收到信任中心分发的密钥材料后，其 APSME产生此原语。

　　7 . 2 . 2 . 3 . 3 收后效果

　　收到该原语后，接收者的邻近高层被通知已收到密钥材料。

　　7 . 2 . 3 密钥建立服务

　　7 . 2 . 3 . 1 概述

　　APSME提供允许两个设备之间可以手动建立一个共享密钥的服务。 初始信任信息(例如一个主密钥)应在运行密钥建立协议之前安装在每个设备上。

　　7.2.3.2 APSME-ESTABLISH-KEY.request

　　7 . 2 . 3 . 2 . 1 服务原语的语义

　　APSME-ESTABLISH-KEY.request原语用来启动一个密钥建立协议，以安全地和另一设备通信。一个设备作为发起设备，另一个设备作为响应设备，发起设备启动密钥建立协议。

　　该原语应提供以下的接口：

　　APSME-ESTABLISH-KEY.request {

　　KeyTpye

　　DestAddress

　　ResponderAddress

　　KeyEstablishmentMethod

　　KeyData

　　}

　　表 22 列出了 APSME-ESTABLISH-KEY.request原语的参数。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　表 22 APSME-ESTABLISH-kEY.request参数

　　APSME-ESTABLISH-KEY.request 原语中参数 KeyType 的值见表 23。参数 KeyData 的类型取决于参数 KeyType 的值。

　　表 23 APSME-ESTABLISH-kEY.request原语的 keyTpye参数值

　　APSME-ESTABLISH-KEY.request原语中参数 KeyEstablishment-Method 的值见表 24。

　　表 24 APSME-ESTABLISH-kEY.request原语的 keyEstablishment-Method参数值

　　基于随机密钥池的 KeyData参数见表 25 。

　　表 25 基于随机密钥池的 keyData参数

　　基于多项式池的 KeyData参数见表 26 。

　　表 26 基于多项式池的 keyData参数

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　基于同一簇内路径密钥建立的 KeyData参数见表 27 。

　　表 27 基于同一簇内路径密钥建立的 keyData参数

　　基于不同簇内路径密钥建立的 KeyData参数见表 28 。

　　表 28 基于不同簇内路径密钥建立的 keyData参数

　　7 . 2 . 3 . 2 . 2 产生条件

　　当发起设备请求和一个响应设备建立一个会话密钥时，它的上层产生本原语。

　　7 . 2 . 3 . 2 . 3 收后效果

　　接收 到 APSME-ESTABLISH_KEY. request 原 语 后，如 果 KeyEstablishmentMethod 参 数 等 于0x00,APSME执行基于密钥池的预分配协议。 本地的 APSME 作为本协议的发起设备，DestAddress参数指明的 APSME作为本协议的发起设备，Responder-Address参数设置为广播地址。

　　如果 KeyEstablishmentMethod 参 数 等 于 0x01 , 执 行 基 于 多 项 式 池 的 预 分 配 协 议。本 地 的 APSME作 为 本 协 议 的 发 起 设 备，DestAddress 参 数 指 明 的 APSME 作 为 本 协 议 的 发 起 设 备， Responder-Address参数设置为广播地址。

　　如果 KeyEstablishmentMethod参数等于 0x02,执行同一簇内建立路径密钥协议，即发起节点与 目的节点有共同的邻居节点，且存在一条的安全连接。 本地的 APSME作为本协议的发起设备，DestAd- dress参数指明的 APSME作为本协议的发起设备，Responder-Address 参数设置为 目 的设备的 64 位 IEEE 地址。

　　如果 KeyEstablishmentMethod 参 数 等 于 0x03 , 执 行 不 同 簇 内 建 立 路 径 密 钥 协 议。本 地 的 APSME作 为 本 协 议 的 发 起 设 备，DestAddress 参 数 指 明 的 APSME 作 为 本 协 议 的 发 起 设 备， Responder-Addres参数设置为目的设备的 64 位 IEEE 地址。

　　7 . 2 . 3 . 3 APSME-ESTABLISH-kEY.confirm

　　7 . 2 . 3 . 3 . 1 服务原语的语义

　　本原语在密钥建立协议成功或者失败后发给邻近高层。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-ESTABLISH-KEY.confirm {

　　Address

　　Status

　　}

　　表 29 列出了 APSME-ESTABLISH-KEY.confirm参数的原语。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　表 29 APSME-ESTABLISH-KEY.confirm参数

　　7 . 2 . 3 . 3 . 2 产生条件

　　在密钥建立协议完成后，响应设备和发起设备的 APSME都应向邻近高层发出该原语。

　　7 . 2 . 3 . 3 . 3 收后效果

　　如果密钥建立成功，发起设备和响应设备的 AIB应用最新的会话密钥更新，发起者应能和响应者加密通信。 如果密钥建立不成功，AIB不能改变。

　　7 . 2 . 3 . 4 APSME-ESTABLISH-KEY.indication

　　7 . 2 . 3 . 4 . 1 服务原语的语义

　　当响应者从发起者接收到一个原始的密钥建立信息或者信任中心从响应者接收到一个密钥建立信息时，它的 APSME 向邻近高层发出该原语。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-ESTABLISH-KEY.indication {

　　InitiatorAddress

　　KeyEstablishmentMethod

　　KeyType

　　KeyData

　　}

　　表 30 列出了 APSME-ESTABLISH-KEY.indication原语的参数。

　　表 30 APSME-ESTABLISH-KEY.indication参数

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　APSME-ESTABLISH-KEY.indication原语中参数 KeyEstablishment-Method 的值见表 31。

　　表 3 1 APSME-ESTABLISH-kEY.indication原语的 keyEstablishment-Method参数值

　　基于随机密钥池的 KeyData参数见表 32 。

　　表 32 基于随机密钥池的的 keyData参数

　　基于多项式池的 KeyData参数见表 33 。

　　表 33 基于多项式池的 keyData参数

　　基于同一簇内路径密钥建立的 KeyData参数见表 34 。

　　表 34 基于同一簇内路径密钥建立的 keyData参数

　　基于不同簇内路径密钥建立的 KeyData参数见表 35 。

　　表 35 基于不同簇内路径密钥建立的 keyData参数

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7 . 2 . 3 . 4 . 2 产生条件

　　当一个发起设备收到开始密钥建立协议的请求时，响应设备的 APSME 向邻近高层发出该原语。

　　7 . 2 . 3 . 4 . 3 收后效果

　　收到 APSME-ESTABLISH-KEY. indication 原语后，邻近高层根据 KeyEstablishmentMethod 和InitiatorAddress参数确定是否和发起者建立密钥连接，并使用 APSME-ESTABLISH-KEY. response

　　原语响应。

　　7.2.3.5 APSME-ESTABLISH-KEY.response

　　7 . 2 . 3 . 5 . 1 服务原语的语义

　　响应设备或者信任中心的邻近高层使用 APSME-ESTABLISH-KEY.Response原语响应接收到的APSME-ESTABLISH-KEY.indication 原 语。邻 近 高 层 决 定 是 否 继 续 密 钥 建 立 或 者 终 止，并 在

　　APSME-ESTABLISH-KEY.indication原语 Accept参数中指明。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-ESTABLISH-KEY.response {

　　InitiatorAddress

　　Accept

　　}

　　表 36 列出了 APSME-ESTABLISH-KEY.response原语的参数。

　　表 36 APSME-ESTABLISH-KEY.response参数

　　7 . 2 . 3 . 5 . 2 产生条件

　　发起者启动一个密钥建立协议(即收到 APSME-ESTABLISH-KEY.indication)后，邻近高层应产生 APSME-ESTABLISH-KEY.response原语并且提供给 APSME。响应者的邻近高层可利用该原语

　　决定接受或拒绝和给定的发起者建立密钥的请求。

　　7 . 2 . 3 . 5 . 3 收后效果

　　如果参数 Accept 的值为 TRUE,响应者的 APSME 按照 KeyEstablishmentMethod参数的指示执

　　行密钥建立协议。

　　7 . 2 . 4 密钥更新服务

　　7 . 2 . 4 . 1 概述

　　APSME提供允许一个信任中心通知其他设备更换到一个新密钥的服务。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7.2.4.2 APSME-UPDATE-KEY.request

　　7 . 2 . 4 . 2 . 1 服务原语的语义

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-UPDATE-KEY.request {

　　DestAddress

　　KeyType

　　KeyData

　　}

　　表 37 列出了 APSME-UPDATE-KEY.request原语的参数。

　　表 37 APSME-UPDATE-KEY.request参数

　　APSME-UPDATE-KEY.request原语中参数 KeyType 的值见表 38。参数 KeyData 的类型取决于参数 KeyType 的值。

　　表 38 APSME-UPDATE-KEY.request原语的 KeyType参数值

　　初始化密钥材料、共享密钥或会话密钥的参数见表 39 。

　　表 39 初始化密钥材料、共享密钥或会话密钥的参数

　　初始化值的 Initialization value参数的值见表 40。

　　表 40 初始化值的 Initializationvalue参数值

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7 . 2 . 4 . 2 . 2 产生条件

　　当信任中心通知一个设备应该更换一个新密钥时，它的邻近高层产生 APSME-UPDATE-KEY. re- quest原语。

　　7 . 2 . 4 . 2 . 3 收后效果

　　接收到 APSME-UPDATE-KEY.request原语后，设备首先创建一个密钥更新命令帧，该命令帧的目的地址设置为和 DestAddress 相同的地址。

　　该命令帧应按照附录 B 的帧安全部分执行安全保护，如果安全处理成功，向 DestAddress参数指定的设备发送 NLDE-DATA.request原语。

　　7 . 2 . 4 . 3 APSME-UPDATE-KEY.indication

　　7 . 2 . 4 . 3 . 1 服务原语的语义

　　APSME通过发出 APSME-UPDATE-KEY.indication 原语通知邻近高层其已经收到了密钥更新

　　命令帧。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-UPDATE-KEY.indication {

　　DestAddress

　　KeyType

　　KeyData

　　}

　　表 41 列出了 APSME-UPDATE-KEY.indication原语的参数。

　　表 4 1 APSME-UPDATE-KEY.indication参数

　　APSME-UPDATE-KEY.indication原语中参数 KeyType 的值见表 42。参数 KeyData 的类型取决于参数 KeyType 的值。

　　表 42 APSME-UPDATE-KEY.indication原语的 KeyType参数

　　初始化密钥材料、共享密钥或会话密钥的参数见表 43 。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　表 43 初始化密钥材料、共享密钥或会话密钥的参数

　　初始化值的 Initialization value参数的值见表 44。

　　表 44 初始化值的 Initializationvalue参数

　　7 . 2 . 4 . 3 . 2 产生条件

　　当 APSME 收到一个成功加密并认证过的密钥更新命令帧后，产生该原语。

　　7 . 2 . 4 . 3 . 3 收后效果

　　在接收到 APSME-UPDATE-KEY.indication原语后，邻近高层被告知 SrcAddress 参数指明的信任中心正在请求更新 KeyType类型的密钥，更新的密钥为 KeyData。

　　7 . 2 . 5 密钥撤销服务

　　7.2.5. 1 APSME-REVOCATION-KEY.request

　　7 . 2 . 5 . 1 . 1 服务原语的语义

　　一个信任中心通过发送本原语，通知相关设备撤销使用特定密钥信息。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-REVOCATION-KEY.request {

　　DestAddress

　　Key ID

　　Revocation Time

　　Revocation Reason

　　}

　　表 45 列出了 APSME-REVOCATION-KEY.request原语的参数。

　　表 45 APSME-REVOCATION-KEY.request参数

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7 . 2 . 5 . 1 . 2 产生条件

　　当信任中心需要通知相关设备撤销一个特定密钥时，它的邻近高层产生 APSME-REVOCATION-

　　KEY.request原语。

　　7 . 2 . 5 . 1 . 3 收后效果

　　在接收到 APSME-REVOCATION-KEY.request原语后，设备首先创建一个密钥撤销命令帧，该

　　命令帧的目的地址应设置为和 DestAddress相同的地址，如果需要通知网内所有设备，则 目的地址为广播地址。

　　7 . 2 . 5 . 2 APSME-REVOCATION-KEY.indication

　　7 . 2 . 5 . 2 . 1 服务原语的语义

　　APSME发出 APSME-REVOCATION-KEY.indication原语通知邻近高层已经收到了密钥撤销命

　　令帧。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-REVOCATION-KEY.indication {

　　SrcAddress

　　Key ID

　　Revocation Time

　　Revocation Reason

　　}

　　表 46 列出了 APSME-REVOCATION-KEY.indication原语的参数。

　　表 46 APSME-REVOCATION-KEY.indication参数

　　7 . 2 . 5 . 2 . 2 产生条件

　　当接收者收到一个成功认证过的密钥撤销命令帧时，它的 APSME产生该原语。

　　7 . 2 . 5 . 2 . 3 收后效果

　　在接收到 APSME-REVOCATION-KEY. indication 原语后，邻近高层被告知 SrcAddress 参数指明的信任中心要求撤销的密钥标识符 Key ID,撤销 日期 Revocation Time 及撤销的原因 Revocation Reason,设备根据密钥撤销命令删除存储的相关密钥信息。

　　7 . 2 . 6 访问控制服务

　　7 . 2 . 6 . 1 概述

　　APSME提供允许控制用户对传感器网络的节点资源和数据资源进行访问的服务。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7.2.6.2 APSME-ACCESS-CONTROL.request

　　7 . 2 . 6 . 2 . 1 服务原语的语义

　　APSME-ACCESS-CONTROL.request 原 语 用 来 启 动 访 问 控 制 过 程 或 者 响 应 其 他 设 备 发 起 的

　　访问。

　　该原语应该提供以下接口：

　　APSME-ACCESS-CONTROL.request {

　　ResponderAddress

　　Action

　　AccessObject

　　AccessControlMethod

　　}

　　表 47 列出了 APSME-ACCESS-CONTROL.request原语的参数。

　　表 47 APSME-ACCESS-CONTROL.request原语参数

　　Action参数值列举见表 48 。

　　表 48 Action参数值列举

　　7 . 2 . 6 . 2 . 2 产生条件

　　当用户发起请求或响应设备需要启动访问控制时，它的上层产生该原语。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　7 . 2 . 6 . 2 . 3 收后效果

　　在接收到 APSME-ACCESS-CONTROL. request 原 语 后，如 果 Action 参 数 设 置 为 INITIATE, APSME启动访问控制过程。 本地的 APSME 作为这个过程的发起者，ResponderAddress 参数指示的APSME作为这个过程的响应者。如果 Action参数设置为 RESPOND_ACCEPT, APSME参加访问控制 。如果 Action参数设置为 RESPOND_REJECT,不会发生访问控制过程。

　　7 . 2 . 6 . 3 APSME-ACCESS-CONTROL.confirm

　　7 . 2 . 6 . 3 . 1 服务原语的定义

　　APSME-ACCESS-CONTROL.confirm 用于响应设备的 APSME 向其邻近高层通知访问完成或

　　失败。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-ACCESS-CONTROL.confirm {

　　Address

　　Status

　　}

　　表 49 列出了 APSME-ACCESS-CONTROL.confirm原语的参数。

　　表 49 APSME-ACCESS-CONTROL.confirm原语的参数

　　7 . 2 . 6 . 3 . 2 产生条件

　　完成访问控制后，访问控制响应者的 APSME发出该原语到它的邻近高层。

　　7 . 2 . 6 . 3 . 3 收后效果

　　接收到该原语后，响应者的邻近高层获知发起者的访问结果。 如果传输成功，Status参数会设置为

　　SUCCESS,否则，Status参数会显示错误。

　　7 . 2 . 6 . 4 APSME-ACCESS-CONTROL.indication

　　7 . 2 . 6 . 4 . 1 服务原语的定义

　　APSME-ACCESS-CONTROL.indication原语用于响应者的 APSME 向其邻近高层通知接收到发

　　起者的访问信息。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-ACCESS-CONTROL.indication {

　　InitiatorAddress

　　AccessObject

　　AccessControlMethod

　　}

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　表 50 列出了 APSME-ACCESS-CONTROL.indication原语的参数。

　　表 50 APSME-ACCESS-CONTROL.indication原语的参数

　　7 . 2 . 6 . 4 . 2 产生条件

　　当响应设备收到了来自于发起者的访问请求时，它的 APSME 向其邻近高层发送该原语。

　　7 . 2 . 6 . 4 . 3 收后效果

　　接收到 APSME-ACCESS-CONTROL.indication原语后，邻近高层会决定它是否参加 InitiatorAd- dress参数指定的发起者的访问控制，并用 APSME-ACCESS-CONTROL.request原语响应。如果参加发起者的访问过程，Action 参数设置为 RESPOND_ACCEPT,相应的 APSME-ACCESS-CONTROL. request原语的 AccessControlMethod参数设置为 0x00 或 0x01。如果它不希望参加发起者的访问过程，Action参数设置为 RESPOND_REJECT。

　　7 . 2 . 7 身份鉴别服务

　　7 . 2 . 7 . 1 概述

　　身份鉴别服务是指 APSME允许两个设备之间进行身份鉴别。

　　7.2.7.2 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.request

　　7 . 2 . 7 . 2 . 1 服务原语的语义

　　当需 要 和 另一 个 设 备 进 行 身 份 鉴 别 时 使 用 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE. request

　　原语。

　　一个设备作为发起设备，另外一个设备作为响应设备。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.request {

　　DestAddress

　　AuthenticateMethod

　　RandomChallenge

　　}

　　表 51 列出了 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.request原语的参数。

　　GB/T 30269 . 602—20 17

　　表 51 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.request的参数

　　7 . 2 . 7 . 2 . 2 产生条件

　　当发起者或者响应者启动或响应身份鉴别时，它的邻近高层发出或响应该原语。

　　7 . 2 . 7 . 2 . 3 收后效果

　　接收 到 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE. request 原 语 后，APSME 根 据 Authenticate

　　Method参数值启动相应的鉴别机制。 本地的 APSME 为该身份鉴别的发起者，DestAddress 参数指示的 APSME 为该身份鉴别的响应者。

　　7 . 2 . 7 . 3 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.confirm

　　7 . 2 . 7 . 3 . 1 服务原语的语义

　　设备身 份 鉴 别 成 功 或 失 败 后 会 发 送 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE. confirm 给 邻 近

　　高层。

　　该原语应提供以下接口：

　　APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.confirm {

　　Address

　　Status

　　}

　　表 52 列出了 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.confirm原语的参数。

　　表 52 APSME-IDENTITY-AUTHENTICATE.confirm原语的参数

　　7 . 2 . 7 . 3 . 2 产生条件

　　完成身份鉴别后，发起者或者响应者的 APSME会向它的邻近高层发出该原语。