基于SMS的DTLS协议应用特性的研究与优化
发布时间：2020-04-12 16:52
【摘要】：IETF的CoRE工作组定义了受限应用协议CoAP和具有安全能力的默认协议栈:CoAP/DTLS/UDP,在开放移动联盟OMA提出的轻量级机器到机器LWM2M的通信架构中,短消息被定为一种传输方式,并形成CoAP/DTLS/SMS协议栈。由于SMS的特性影响了 DTLS协议的性能,因此研究DTLS/SMS协议栈的传输特性和改善其传输性能,已成为CoAP/DTLS/SMS标准化进程中一个重要问题。本文利用在MI Android系统中对C.f CoAP进行扩展开发实现CoAPs over SMS协议栈,论文工作包括:1)设计了 CoAPs/UDP/SMS协议栈软件,实现了短消息复用功能;通过应用数据传输实验检验DTLS/SMS的性能,基于实验数据分析指出DTLS存在的握手消息延迟,特别是差错重传导致的性能低下问题。2)提出了一种基于分片选择重传的机制以解决DTLS握手消息按航班重传的方式,从而减少重传数据量,提高握手消息交换的性能。3)研究了一种跨层方式,即在UDP和DTLS之间引入一个可靠数据报协议机制RUDP,用于改善DTLS性能;因为RUDP保障了在CoAP/DTLS/RUDP/SMS协议栈中DTLS记录的可靠传输,所以避免DTLS握手消息重传,从而改进了 DTLS握手消息传输的性能。4)研究了一种消息传输的抢跑机制,通过提前一个往返时间进行DTLS数据传输,以提升DTLS/SMS的性能。论文实现了基于分片的选择重传和基于RUDP的跨层优化,以及抢跑机制;通过理论分析和通信实验,比较优化前后DTLS数据交互时间。实验结果表明优化机制有效地改进了 DTLS协议的性能。
【图文】：
ＤＴＬＳ的记录层和ＴＬＳ邋１．２定义的记录层非常相似，和ＴＬＳ唯一的区别就是逡逑ＤＴＬＳ在记录层中包含了显示的序列号，序列号的作用就是让ＤＴＬＳ接受者能够逡逑正确的验证ＴＬＳ邋ＭＡＣ＾邋ＤＴＬＳ记录层的结构如图２－１０所示：逡逑ｓｔｒｕｃｔ邋｛逡逑ＣｏｎｔｅｎｔＴｙｐｅ邋ｔｙｐｅ？逡逑Ｐｒｏｔｏｃｏｌ￥ｅｒｓｉｏｎ邋ｖｅｒｓｉｏｎ；逡逑ｕｉｎｔｌ６邋ｅｐｏｃｈ；逦／／邋Ｎｅｗ邋ｆｉｅｌｄ逡逑ｕｉｎｔ４Ｂ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｔｉｕｍｂｅｒ；逦／／邋Ｍｅｗ邋ｆｉｅｌｄ逡逑ｕｉｎｔＸ６邋ｌｅｎｇｔｈ；逡逑ｏｐａｑｕｅ邋ｆｒａｇａｅｔｉｔ：邋［ＤＴＬＳＰｌａｉｎｔｅｘｔ邋＊邋ｌｅｎｇｔｈ】；逡逑｝邋ＤＴＬＳ＾ｌａｉｎｔｅｘｔ；逡逑图２－１０邋ＤＴＬＳ记录层协议结构逡逑可以得知ＤＴＬＳ记录层的结构和ＴＬＳ大部分一样，但是ＤＴＬＳ在ＴＬＳ基础逡逑上增加了两个字节的ｅｐｏｃｈ字段和六个字节的ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｎｕｍｂｅｒ字段。其中ｅｐｏｃｈ逡逑字段是用来标识密码状态改变，当密码状态改变时，ｅｐｏｃｈ的值就会自X棧义希螅澹瘢酰澹睿悖澹撸睿酰恚猓澹蜃侄斡美幢晔睹扛觯遥澹悖铮颍湫蛄泻牛看畏⑺停茫瑁幔睿纾澹茫椋穑瑁澹颍樱穑澹沐义舷⒅螅蛄泻胖梦恪ｅ义希模裕蹋邮褂眉锹疾阈橹卸ㄒ宓模遥澹悖铮颍渥魑镜ノ环⑺褪荩缘笔蒎义暇模裕蹋蛹锹疾闶保锹疾阈槭紫刃枰菁锹疾愣ㄒ宓氖荽笮《允萁义闲蟹侄危侄喂滩恍枰悸巧喜闶莸睦嘈停还苁俏帐中槭堇嘈突故歉驽义暇槭堇嘈
本文编号：2624957
【图文】：
ＤＴＬＳ的记录层和ＴＬＳ邋１．２定义的记录层非常相似，和ＴＬＳ唯一的区别就是逡逑ＤＴＬＳ在记录层中包含了显示的序列号，序列号的作用就是让ＤＴＬＳ接受者能够逡逑正确的验证ＴＬＳ邋ＭＡＣ＾邋ＤＴＬＳ记录层的结构如图２－１０所示：逡逑ｓｔｒｕｃｔ邋｛逡逑ＣｏｎｔｅｎｔＴｙｐｅ邋ｔｙｐｅ？逡逑Ｐｒｏｔｏｃｏｌ￥ｅｒｓｉｏｎ邋ｖｅｒｓｉｏｎ；逡逑ｕｉｎｔｌ６邋ｅｐｏｃｈ；逦／／邋Ｎｅｗ邋ｆｉｅｌｄ逡逑ｕｉｎｔ４Ｂ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｔｉｕｍｂｅｒ；逦／／邋Ｍｅｗ邋ｆｉｅｌｄ逡逑ｕｉｎｔＸ６邋ｌｅｎｇｔｈ；逡逑ｏｐａｑｕｅ邋ｆｒａｇａｅｔｉｔ：邋［ＤＴＬＳＰｌａｉｎｔｅｘｔ邋＊邋ｌｅｎｇｔｈ】；逡逑｝邋ＤＴＬＳ＾ｌａｉｎｔｅｘｔ；逡逑图２－１０邋ＤＴＬＳ记录层协议结构逡逑可以得知ＤＴＬＳ记录层的结构和ＴＬＳ大部分一样，但是ＤＴＬＳ在ＴＬＳ基础逡逑上增加了两个字节的ｅｐｏｃｈ字段和六个字节的ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｎｕｍｂｅｒ字段。其中ｅｐｏｃｈ逡逑字段是用来标识密码状态改变，当密码状态改变时，ｅｐｏｃｈ的值就会自X棧义希螅澹瘢酰澹睿悖澹撸睿酰恚猓澹蜃侄斡美幢晔睹扛觯遥澹悖铮颍湫蛄泻牛看畏⑺停茫瑁幔睿纾澹茫椋穑瑁澹颍樱穑澹沐义舷⒅螅蛄泻胖梦恪ｅ义希模裕蹋邮褂眉锹疾阈橹卸ㄒ宓模遥澹悖铮颍渥魑镜ノ环⑺褪荩缘笔蒎义暇模裕蹋蛹锹疾闶保锹疾阈槭紫刃枰菁锹疾愣ㄒ宓氖荽笮《允萁义闲蟹侄危侄喂滩恍枰悸巧喜闶莸睦嘈停还苁俏帐中槭堇嘈突故歉驽义暇槭堇嘈
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