CN101022334A

CN101022334A - 一种安全的电子车牌系统

Info

Publication number: CN101022334A
Application number: CN 200610061971
Authority: CN
Inventors: 吴秋允; 朱福建; 李忠永
Original assignee: IBO INFORMATION (SHENZHEN) CO Ltd
Current assignee: IBO INFORMATION (SHENZHEN) CO Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2007-08-22

Abstract

本发明涉及电子车牌系统。包括位于车载端的电子车牌和位于检测端的读取装置，电子车牌和读取装置内设置有可产生随机加密密码的加密程序。由于在电子车牌和读取装置内设置有可产生随机加密密码的加密程序，这时，电子车牌和读取装置之间传递的加密密码和加密结果是按照一定的规律对应的，而加密密码又是随机产生的，因此，这就使得第三者即使窃听到通讯内容而将其保存下来，也不能通过有限次的窃听而制作应答器来制造假电子车牌。

Description

一种安全的电子车牌系统

技术领域

本发明涉及电子车牌系统。

现有技术

传统的铁质车牌由于仿制容易，仿制成本低，政府缺乏有效的手段稽查，导致假牌套牌车泛滥。由于盗抢、走私的车辆主要以假牌套牌的方式在路面行驶，因此假牌套牌车的泛滥除了破坏车辆交通管理秩序外，还滋生了大量的车辆盗抢、走私等犯罪行为，严重影响了社会治安秩序。

由于RFID射频芯片在全球只有唯一的识别号，采用RFID射频芯片所制成的电子车牌硬件在全世界是唯一的(除电子车牌中的程序和存储信息外的其它部分称为电子车牌硬件)。造假者要伪造电子车牌硬件只有两个方法，一是自己建厂生产RFID芯片，二是与现有的RFID芯片制造商合谋。由于投建RFID芯片生产线需要巨额的投资，造假者根本不具备这样的资金实力，因此无法自行生产；正是由于投建RFID芯片需要巨大的投资，芯片制造商都是世界著名公司，而这些公司为遵守RFID国际标准的要求，所制造的每个RFID芯片的识别号必须不一样的，不可能与造假者进行合谋，重复制造同样识别号的RFID芯片。因此采用RFID芯片的电子车牌具有防伪功能，即造假者不可能仿制出一模一样的电子车牌硬件。

如果车辆上安装了电子车牌，由于电子车牌的外形很容易造假，政府执法人员对电子车牌真伪的判断是通过RFID读取设备读取电子车牌中的存储信息来实现的，因此仅对电子车牌的硬件进行防伪是无用的，应当在对电子车牌硬件防伪的基础上，对电子车牌中的存储信息进行防伪，使电子车牌的硬件和存储的内容都是世界唯一的，而且两者是一一对应关系。为达到该目的，需要将欲存储的信息和硬件的全球唯一识别号一起进行128或256位加密，然后将加密后的信息存储在电子车牌中。当电子车牌与读取设备进行通讯时，同时将硬件全球唯一的识别号和加密信息同时发送给读取装置，对加密信息解密后将加密信息中的全球唯一识别号与硬件全球唯一识别号进行对比，判断电子车牌的真伪。

目前应用于电子车牌的RFID芯片有两种类型，即无源电子标签芯片和有源电子标签芯片，对应的电子车牌分别为无源电子车牌和有源电子车牌。无源电子车牌没有电池，依靠吸收外部电磁波的能量进行工作，其优点是成本低，缺点是无线通讯距离短，一般在10米左右。有源电子车牌中内置电池，依靠自身的电池供电，其缺点是相对无源电子标签，成本稍高，优点是通讯距离长，可达200～300米。

由于目前电子车牌所用的无源和有源RFID芯片均是满足国际RFID组织制定的标准通讯协议的芯片，以确保不同厂商的读取装置和RFID芯片能互相通讯，而且各芯片制造商所生产的RFID芯片也不允许芯片运行使用者自行编写的程序。如专利ZL.03112741.X所述的由处理器、蓝牙射频模块、存储器等所构成的电子车牌，由于通讯协议的公开性，在电子车牌与读取设备进行通讯时，第三者可很容易窃听到通讯内容，并将其保存下来，然后制作一个应答器，将应答器放在车内。当执法人员使用读取装置对电子车牌进行查询时，应答器将窃听到内容发送给读取装置，即可欺骗过执法人员。因此，电子车牌不能采用满足国际RFID标准组织的任何有源或无源芯片。为此必须换用主要由处理器、射频模块构成的电子车牌或者重新设计一款特殊的芯片用于电子车牌，以满足电子车牌安全性的要求。

发明内容

本发明提供一种安全的电子车牌系统，以解决现有电子车牌因容易通过窃听通讯内容而制作应答器的方法来冒充真电子车牌的技术问题。

为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种安全的电子车牌系统，包括位于车载端的电子车牌和位于检测端的读取装置，其特征是：所述电子车牌和读取装置内设置有可产生随机加密密码的加密程序。

所述电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在处理器和读取装置内。

所述电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在全球唯一识别码芯片和读取装置内。

所述的可产生随机加密密码的加密程序为：

(一)读取装置向电子车牌发出查询命令，同时发送一个随机加密指令；

(二)电子车牌在收到查询指令及随机加密指令后，根据随机加密指令对电子车牌中已存储的内容进行规律性的加密，并将加密结果一道发送给读取装置；

(三)读取装置收到电子车牌发送的加密结果后，再根据电子车牌时的加密规律进行反向解密，在将解密后的结果与发出的随机加密指令进行比对，比对一致为真电子车牌应答信息；反之为假电子车牌的虚假信息。

在采用了上述技术方案后，由于在电子车牌和读取装置内设置有可产生随机加密密码的加密程序，这时，电子车牌和读取装置之间传递的加密密码和加密结果是按照一定的规律对应的，而加密密码又是随机产生的，因此，这就使得第三者即使窃听到通讯内容而将其保存下来，也很拿通过有限次的窃听而制作应答器来制造假电子车牌。解决了现有电子车牌因容易通过窃听通讯内容而制作应答器的方法来冒充真电子车牌的技术问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明具体实施例一中产生随机加密密码程序的流程图。

图3是本发明具体实施例二中产生随机加密密码程序的流程图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种安全的电子车牌系统，包括位于车载端的电子车牌和位于检测端的读取装置，电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在处理器和读取装置内。可产生随机加密密码的加密程序也可设置在全球唯一识别码芯片和读取装置内。可产生随机加密密码的加密程序流程如图2所示意，包括以下步骤：

(一)读取装置向电子车牌发出查询命令，同时发送一个随机信号序列号R；

(二)电子车牌在收到查询指令及随机信号序列号R后，根据随机信号序列号R对电子车牌中已存储的内容U进行规律性的加密F(RU)，并将加密结果F(RU)一道发送给读取装置，电子车牌中已存储的内容U包括电子车牌的全局唯一标识号、电子车牌的初始密码和车辆信息的信息；

(三)读取装置收到电子车牌发送的加密结果后，再根据电子车牌的加密规律进行反向解密，再将解密结果R’与随机信号序列号R进行比对，比对不一致的判定为假电子车牌，比对一致后再将解密后得到的电子车牌中存储的内容与管理中心信息进行比对，比对一致为真电子车牌应答信息；反之为假电子车牌的虚假信息。

实施例二

如图1所示，一种安全的电子车牌系统，包括位于车载端的电子车牌和位于检测端的读取装置，电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在处理器和读取装置内。可产生随机加密密码的加密程序也可设置在全球唯一识别码芯片和读取装置内。可产生随机加密密码的加密程序流程如图3所示意，包括以下步骤：

1.首先在电子车牌(Tag)初始化时，将电子车牌的全局唯一标识号UID_Tag、初始密钥Ko和射频通信密钥K₂写入安全芯片；

2.在车辆管理中心发放电子车牌时，用密钥K₁₂₈对车辆信息(如车牌号码、底盘标识、发动机号、车主姓名、营运标识等)进行128/256位加密，得到加密内容U，然后将加密内容U和初始密钥Ko版本号存储在电子车牌(Tag)中。其中：

K₁₂₈＝f(UID_Tag，Ko)

上述方程式保证每个电子车牌(Tag)中的密钥K₁₂₈都是不同的，针对电子车牌内数据加密密钥的破解也不具有普遍的意义。

3.读取装置(Reader)发往电子车牌的探询信号采用明码信号，但附加随机信号序列号R，以保证每次往外发送的探询信号内容不同。

4.电子车牌(Tag)到读取装置(Reader)之间的数据通讯采用对称加密方法，即读取装置(Reader)和电子车牌(Tag)有相同的密钥K₂。电子车牌(Tag)在收到读取装置发送的探询信号后，首先产生随机算法A，由随机信号序列号R和随机算法标号A形成K₁，即：

K₁＝A(R)

然后用密钥K₂加密K₁得到密钥K。密钥K将加密“车辆信息+UID_Tag+R”得到加密内容D，然后将“D+A”对外发送，其中UID_Tag为电子车牌的全局唯一标识号。

上述算法中的密钥K由于与读取装置(Reader)产生的随机信号序列号R和随机算法标号A相关，因此保证了每次信号传递的密钥K不同，对密钥K的破解就没有意义。

5.读取装置(Reader)收到“D+A”后，首先用算式K₁＝A(R)计算出K₁，再用密钥K₂加密K₁得到密钥K，然后用密钥K对D进行解密，得到R，UID_Tag和车辆信息，将UID_Tag和车辆信息与管理中心存储的信息进行比对，一致的为真电子车牌，反之为假电子车牌。

6.为了防止K₀和K₂被破解，每年在车辆年检时更换K₀和K₂。

在采用了上述技术方案后，由于电子车牌和读取装置之间传递的加密密码和加密结果是按照一定的规律对应的，而加密密码又是与随机数和随机算法相关的，因此这就使得第三者即使窃听到通讯内容而将其保存下来，也具备破解128位对称加密算法的能力，但由于算式A是不公开且随机的，因此其无法破解得到基本密钥K₂和算式A。

对同一读取装置(Reader)和同一电子车牌(Tag)，由于每次的探询信号和通讯数据都不同，解决了现有防止电子车牌中存储信息被窃听的方法因容易通过窃听通讯内容而制作应答器的方法来冒充真电子车牌的技术问题。

对同一电子车牌，发送给读取装置的数据将高达2⁶⁴＝18,446,744,073,709,552,000种不同的格式，假电子车牌除非已知加密算法和密钥，否则无法通过穷举方式记录数据并发送数据以欺骗读取装置。

上述处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片中的处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片中的处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片也可部分或全部集成在一起，很明显，部分或全部集成后的方案也属于本专利的保护范围。

Claims

1.一种安全的电子车牌系统，包括位于车载端的电子车牌和位于检测端的读取装置，其特征是：所述电子车牌和读取装置内设置有可产生随机加密密码的加密程序。

2.根据权力要求1所述的安全的电子车牌系统，其特征是，所述电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在处理器和读取装置内。

3.根据权力要求1所述的安全的电子车牌系统，其特征是，所述电子车牌包括处理器、射频模块、天线和全球唯一识别码芯片，所述可产生随机加密密码的加密程序设置在全球唯一识别码芯片和读取装置内。

4.根据权力要求1或2或3所述的安全的电子车牌系统，其特征是，所述的可产生随机加密密码的加密程序为：

(一)读取装置向电子车牌发出查询命令，同时发送一个随机信号序列号；

(二)电子车牌在收到查询指令及随机信号序列号后，根据随机信号序列号R对电子车牌中已存储的内容进行规律性的加密，并将加密结果一道发送给读取装置；

(三)读取装置收到电子车牌发送的加密结果后，再根据电子车牌时的加密规律进行反向解密，再将解密后的结果与发出的随机信号序列号进行比对，比对一致为真电子车牌应答信息；反之为假电子车牌的虚假信息。

5、根据权力要求4所述的安全的电子车牌系统，其特征是，所述的电子车牌中已存储的内容包括电子车牌的全局唯一标识号、电子车牌的初始密码和车辆信息的信息，所述步骤(三)中将解密结果与发出的随机信号序列号进行比对一致后不直接确定为真电子车牌，还继续将解密后得到的电子车牌中存储的内容与管理中心存储的信息进行比对，比对一致才判定为真电子车牌，反之仍判定为假电子车牌。

6、根据权力要求5所述的安全的电子车牌系统，其特征是，所述的读取装置和电子车牌间还设置有射频通信密钥。