CN103686713A - 使移动设备与车辆安全配对的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使移动设备与车辆安全配对的方法和装置，更具体地提供了用于在移动设备和车辆之间建立安全的无线通信的方法，在该方法中，用户不需要输入密码，而是利用远程信息处理系统在移动设备和车辆之间建立信任。用户通过按压移动设备上的按键来请求配对从而开始该过程。车辆使用其安全的安吉星蜂窝通信链路、借助安吉星服务器来验证移动设备，安吉星服务器产生并经由车辆安吉星蜂窝连接向车辆发送会话密钥，并且还经由设备自身的蜂窝连接向移动设备发送会话密钥。会话密钥用作共享密钥，从而使得车辆可以向移动设备发出秘密询问。当移动设备合适地回应时，可以在移动设备和车辆之间建立受信任的无线通信链接。

Description

使移动设备与车辆安全配对的方法和装置
技术领域
本发明总体涉及保护移动设备和车辆之间的无线通信，更具体地涉及利用安吉星（OnStar）作为受信任带外媒介来认证移动设备和车辆之间的无线通信从而使移动设备和车辆安全配对的方法。
背景技术
个人电子设备已经成为人们日常生活的重要和常见部分。许多人去任何地方都带着智能手机，进行语音通信、网络访问、短信发送和各种其它应用。许多这样的人还在他们的车辆中花费很多时间，并且他们期望他们的智能手机或其它移动设备可以与车辆通信。例如，期望当电话位于车内时可以通过车辆的音频系统以免提方式打电话或接电话。这种类型的集成需要电话或其它移动设备与车辆之间的安全可靠的通信。
蓝牙是广泛用于移动设备和车辆之间的无线通信的协议。蓝牙可以支持移动电话和车辆之间的免提电话操作，在车辆中通过MP3播放器播放音乐和其它特征。现在，一些车辆提供蓝牙移动设备和车辆之间的简化配对或在蓝牙移动设备和车辆之间建立安全的无线通信。然而，由于性能、功能和安全性的原因，室内无线局域网或Wi-Fi被设想为用于移动设备和车辆之间的下一代连通性的优选体系结构。
尽管Wi-Fi提供良好的安全性和功能，但是在移动设备和车辆之间建立安全的Wi-Fi连接同时保持用户友好性是具有挑战的。通过使用共享密钥可以建立加密通信，这通常需要用户在移动设备上键入密码。键入密码可能是麻烦的，并且当驾驶车辆时显然无法完成。期望在不需要手动输入密码的情况下通过利用现有的受信任带外源建立共享密钥来确保移动设备和车辆之间的安全的Wi-Fi通信。
发明内容
根据本发明的教导，公开了用于在移动设备和车辆之间建立安全的无线通信的方法和系统，在该方法和系统中，用户不需要输入密码，而是利用远程信息处理系统（诸如安吉星）在移动设备和车辆之间建立信任。用户通过简单地按压移动设备上的按键来请求配对从而开始该过程。车辆使用其安全的安吉星蜂窝通信链路来验证移动设备和安吉星服务器，安吉星服务器产生会话密钥并经由车辆安吉星蜂窝连接向车辆发送回会话密钥，并且也经由设备自身的蜂窝连接向移动设备发送会话密钥。会话密钥用作共享秘密，从而使得车辆可以向移动设备发出秘密询问。当移动设备合适地响应时，则可以在移动设备和车辆之间建立受信任的无线通信。
方案1. 一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和远程信息处理服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和远程信息处理服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
经由所述安全通信信道向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息；
通过远程信息处理服务器经由所述安全通信信道向车辆和移动设备提供安全数据，其中，所述安全数据能够用于在车辆和移动设备之间建立信任；
车辆向移动设备发出秘密询问，其中，利用包括在或源于来自远程信息处理服务器的安全数据的密钥来加密所述秘密询问；
移动设备向车辆回应该秘密询问，其中，所述密钥也被移动设备知道和使用；以及
当有效回应了该秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
方案2. 根据方案1所述的方法，其中，向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息包括车辆向远程信息处理服务器发送数字签名消息，该消息识别车辆的设备地址和移动设备的设备地址。
方案3. 根据方案2所述的方法，其中，远程信息处理服务器向车辆和移动设备提供安全数据包括在加密的数字签名消息中向车辆和移动设备两者发送由远程信息处理服务器产生的会话密钥。
方案4. 根据方案3所述的方法，其中，发出秘密询问包括产生随机数并且通过车辆利用会话密钥作为密钥来对称加密该随机数。
方案5. 根据方案4所述的方法，其中，回应秘密询问包括移动设备利用会话密钥作为密钥来解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥来对称加密发送到车辆的包含随机数的消息。
方案6. 根据方案1所述的方法，其中，向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息包括车辆和移动设备中的每个产生临时的私有/公共密钥对，并且车辆和移动设备中的每个创建包括其临时公共密钥、其设备地址、计数器和时间戳的数字签名消息，并且向远程信息处理服务器发送该消息。
方案7. 根据方案6所述的方法，其中，远程信息处理服务器向车辆和移动设备提供安全数据包括向车辆发送临时公共密钥和移动设备的设备地址，并且向移动设备发送临时公共密钥和车辆的设备地址。
方案8. 根据方案7所述的方法，其中，发出秘密询问包括产生随机数并且通过车辆利用会话密钥作为密钥对称加密该随机数，该会话密钥通过对车辆的临时私有密钥和移动设备的临时公共密钥执行Diffie-Hellman计算来产生。
方案9. 根据方案8所述的方法，其中，回应秘密询问包括移动设备利用会话密钥作为密钥来解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥对称加密发送到车辆的包含随机数的消息，其中，通过对车辆的临时公共密钥和移动设备的临时私有密钥执行Diffie-Hellman计算来产生该会话密钥。
方案10. 根据方案1所述的方法，进一步包括在向车辆和外来移动设备提供安全数据之前，通过远程信息处理服务器从主移动设备获取外来移动设备进入Wi-Fi网络的许可。
方案11. 根据方案1所述的方法，其中，所述远程信息处理服务器是安吉星服务器。
方案12. 一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和安吉星服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和安吉星服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
向安吉星服务器提供关于车辆和移动设备的信息，包括车辆向安吉星服务器发送数字签名消息，该消息识别车辆的设备地址和移动设备的设备地址；
通过安吉星服务器向车辆和移动设备提供安全数据，包括在加密的数字签名消息中向车辆和移动设备两者发送安吉星服务器产生的会话密钥；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数和通过车辆利用会话密钥作为密钥来对称加密该随机数；
移动设备向车辆回应秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥来解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥来对称加密发送到车辆的包含随机数的消息；以及
当有效回应了秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
方案13. 根据方案12所述的方法，进一步包括在向车辆和外来移动设备提供安全数据之前，通过安吉星服务器从主移动设备获取外来移动设备进入Wi-Fi网络的许可。
方案14. 一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和安吉星服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和安吉星服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
向安吉星服务器提供关于车辆和移动设备的信息，包括车辆和移动设备中的每个产生临时私有/公共密钥对，并且车辆和移动设备中的每个创建包括其临时公共密钥、其设备地址、计数器和时间戳的数字签名消息，并且向远程信息处理服务器发送该消息；
通过安吉星服务器向车辆和移动设备提供安全数据，包括向车辆发送临时公共密钥和移动设备的设备地址，以及向移动设备发送临时公共密钥和车辆的设备地址；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数和通过车辆利用会话密钥作为密钥对称加密该随机数，该会话密钥通过对车辆的临时私有密钥和移动设备的临时公共密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；
移动设备向车辆回应秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥对称加密发送到车辆的包含随机数的消息，其中，该会话密钥通过对车辆的临时公共密钥和移动设备的临时私有密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；以及
当有效回应了秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
方案15. 根据方案14所述的方法，进一步包括在向车辆和外来移动设备提供安全数据之前，通过安吉星服务器从主移动设备获取外来移动设备进入Wi-Fi网络的许可。
方案16. 一种用于使移动设备和车辆安全配对的系统，所述系统包括：
承载Wi-Fi网络的车辆；
期望访问车辆的Wi-Fi网络的移动设备；
被配置为向车辆和移动设备提供安全数据的远程信息处理服务器，其中，所述安全数据可以用于在车辆和移动设备之间建立信任；
车辆和远程信息处理服务器之间的第一安全通信信道；以及
移动设备和远程信息处理服务器之间的第二安全通信信道。
方案17. 根据方案16所述的系统，其中，所述第一安全通信信道和第二安全通信信道包括从车辆和移动设备到互联网的蜂窝服务供应商连接和从互联网到远程信息处理服务器的连接。
方案18. 根据方案16所述的系统，其中：
车辆向远程信息处理服务器发送数字签名消息，该消息识别车辆的设备地址和移动设备的设备地址；
远程信息处理服务器产生会话密钥并且在加密的数字签名消息中向车辆和移动设备两者发送会话密钥；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数并且通过车辆利用会话密钥作为密钥对称加密该随机数；
移动设备回应该秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥对称加密发送到车辆的包含随机数的消息；以及
当接收到对该秘密询问的有效回应时车辆建立与移动设备的安全的Wi-Fi通信。
方案19. 根据方案16所述的系统，其中：
车辆和移动设备中的每个产生临时私有/公共密钥对，并且车辆和移动设备中的每个创建包括其临时公共密钥、其设备地址、计数器和时间戳的数字签名消息，并且向远程信息处理服务器发送该消息；
远程信息处理服务器向车辆发送临时公共密钥和移动设备的设备地址，并且向移动设备发送临时公共密钥和车辆的设备地址；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数和通过车辆利用会话密钥作为密钥对称加密该随机数，该会话密钥通过对车辆的临时私有密钥和移动设备的临时公共密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；
移动设备回应该秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥对称加密发送到车辆的包含随机数的消息，其中，该会话密钥通过对车辆的临时公共密钥和移动设备的临时私有密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；以及
当接收到对该秘密询问的有效回应时车辆与移动设备建立安全的Wi-Fi通信。
方案20. 根据方案16所述的系统，其中，远程信息处理服务器被配置为，在向车辆和外来移动设备提供安全数据之前，从主移动设备获取外来移动设备进入Wi-Fi网络的许可。
通过结合附图的以下描述和所附权利要求，本发明的其它特征将变得显而易见。
附图说明
图1是示出利用安吉星系统建立信任进而使移动设备与车辆安全配对的系统的体系结构的示意图；
图2是在图1的系统所使用的方法的第一实施例中移动设备、车辆和安吉星系统之间发生的通信步骤的图解；
图3是利用安吉星系统建立信任进而使移动设备和车辆安全配对的方法的第一实施例的流程图；
图4是在图1的系统所使用的方法的第二实施例中移动设备、车辆和安吉星系统之间发生的通信步骤的图解；以及
图5是利用安吉星系统建立信任进而使移动设备和车辆安全配对的方法的第二实施例的流程图。
具体实施方式
针对利用安吉星系统使移动设备和车辆安全配对的方法和设备的实施例的以下讨论本质上仅是示例性的，并且决非意在限制本发明或其应用或用途。
大多数现代车辆支持车载移动设备与车辆的无线连接。蓝牙是通常用于这种无线连接的一种技术。可以经由安全简易配对（SSP）来完成蓝牙配对或建立安全无线通信。尽管该方法方便用户，但是易受中间人攻击的伤害。
室内无线局域网或Wi-Fi被设想为用于提供智能手机和其它移动设备与他们所在的车辆之间的连接的优选的下一代技术。Wi-Fi提供车辆和移动设备之间的安全、高带宽、高功能性通信。然而，在移动设备和车辆之间建立安全的加密Wi-Fi通信通常需要用户在移动设备上输入冗长的密码。期望避免这种密码输入。
图1是示出利用远程信息处理系统（诸如安吉星）建立信任进而使移动设备和车辆安全配对的系统10的体系结构的示意图。基本原理是利用受信任的第三方或“带外”媒介认证两个通信设备。在系统10中，车辆12承载移动设备14和16期望连接到的Wi-Fi网络。假设移动设备14和16在车辆12中或接近车辆12。车辆12经由手机服务供应商18访问远程信息处理服务，诸如安吉星。移动设备14和16通过手机服务供应商20（其可以是与手机服务供应商18相同或不同的服务供应商）接收电话和数据服务。手机服务供应商18和手机服务供应商20可以与互联网22通信，通过互联网22可以到达安吉星服务器24。在该体系结构中，通过利用安吉星服务器24作为信任的带外媒介，车辆12和移动设备14之间的Wi-Fi信任可以被建立或自动启动。
在系统10中，假设两个手机通信链路，即，从车辆12到手机服务供应商18以及从移动设备14和16到手机服务供应商20，是安全的。还假设从手机服务供应商18和20到互联网22以及从安吉星服务器24到互联网22的通信链路是安全的。
在以下讨论中，移动设备14将作为主设备，通常属于车辆12的驾驶员。移动设备16将作为属于车辆12中的乘客的外来设备。主设备与外来设备之间的区别在于，一旦主设备已经与车辆12建立通信，则仅在主设备的用户同意的情况下才能允许外来设备加入Wi-Fi的请求。下面将讨论在车辆12和移动设备14之间建立信任的两种不同的方法。也可以设想其它方法。
表1是在以下讨论中将使用的符号的列表：
表1
(EPvV,EPuV) 车辆12产生的临时私有/公共密钥对
(EPvD,EPuD) 设备14产生的临时私有/公共密钥对
(SPvV,SPuV) 属于车辆12的静态私有/公共密钥对
(SPvD,SPuD) 属于设备14的静态私有/公共密钥对
(SPvO,SPuO) 属于安吉星服务器24的静态私有/公共密钥对
S_VO 车辆12和安吉星服务器24之间共享的对称密钥
S_DO 设备14和安吉星服务器24之间共享的对称密钥
ADDR_V 车辆12的设备地址
ADDR_D 设备14的设备地址
CNT_V 属于车辆12的递增计数器
CNT_D 属于设备14的递增计数器
CNT_O 属于安吉星服务器24的递增计数器
T 时间戳
SigGen(x,m) 利用消息m上的私有密钥x的签名产生算法
SigVal(y,m) 利用消息m上的公共密钥y的签名验证算法
DH(a,b) 利用公共密钥a和私有密钥b的Diffie-Hellman算法
SEnc(k,m) 利用纯文本消息m上的密钥k的对称加密
SDec(k,m) 利用密文消息m上的密钥k的对称解密
AEnc(y,m) 利用纯文本消息m上的公共密钥y的非对称加密
ADec(x,m) 利用密文消息m上的私有密钥x的非对称解密
图2是在图1的系统10所使用的方法的第一实施例中移动设备14、车辆12和安吉星服务器24之间发生的通信步骤的图解100。大箭头表示信息从一个方向另一个方的流动。在步骤102，移动设备14向车辆12发出配对请求。步骤102的配对请求包括包含移动设备14的设备地址（ADDR_D）以及请求识别号（Req）的消息。移动设备14的设备地址（ADDR_D）可以是任何合适的地址，诸如MAC地址、IP地址或蓝牙地址。如较早讨论的，期望配对请求的发起对用户来说尽可能简单。可以研发在设备14上运行的应用，使得用户仅需要运行该应用（准确的说是按一个按键）来开始配对。从该时刻开始直到完成设备14与车辆12的Wi-Fi配对为止，所述应用可以处理所有进入和发出通信。
在步骤104，车辆12向安吉星服务器24发送设备验证消息。设备验证消息由字符串n和签名SG构成。字符串n由一串四个条目组成：车辆已知的车辆12的设备地址（ADDR_V）；在配对请求消息中接收到的移动设备14的设备地址（ADDR_D）；属于车辆12的计数器或序列号（CNT_V）；以及时间戳（T）。因此字符串n是与计数器数字和时间戳一起识别希望配对的两个实体的唯一字符串。签名SG由签名产生算法利用字符串n上的车辆12的私有密钥产生。然后，车辆12向安吉星服务器24发送与签名SG相联的字符串n。
仍在步骤104，安吉星服务器24利用与车辆12使用的用以产生签名SG的私有密钥相对应的公共密钥来确认签名SG。通过确认签名SG，安吉星服务器24产生在随后步骤中使用的会话密钥。
在步骤106，安吉星服务器24用由与签名SG1相联的字符串c1构成的消息通知车辆12。利用在车辆12和安吉星服务器24之间共享的密钥S_VO将字符串c1形成为对称加密。密钥S_VO用于在步骤104产生的纯文本会话密钥s。签名SG1由签名产生算法利用字符串c1上的安吉星服务器24的私有密钥产生。然后包含与签名SG1相联的字符串c1的消息被从安吉星服务器24发送到车辆12。
在与步骤106同时发生的步骤108，安吉星服务器也向移动设备14发送用作共享密钥的会话密钥s。在步骤108，安吉星服务器24用由与签名SG2相联的字符串c2构成的消息通知设备14。利用在设备14和安吉星服务器24之间共享的密钥S_DO将字符串c2形成为对称加密。密钥S_DO用于在步骤104产生的纯文本会话密钥s。签名SG2由签名产生算法利用字符串c2上的安吉星服务器24的私有密钥产生。然后包含与签名SG2相联的字符串c2的消息被从安吉星服务器24发送到设备14。
此外，在步骤106和108，车辆12和设备14确认它们已经从安吉星服务器24接收到的消息中的签名。步骤106和108的结果是，车辆12和移动设备14两者都拥有安吉星服务器24产生的会话密钥s。由于从安吉星服务器24到车辆12和移动设备14的通信被安全加密，因此会话密钥s仅为车辆12和移动设备14所知，而不会被窃听者或其它恶意机构拦截。因此，会话密钥s可以用作加密车辆12和移动设备14之间的通信的密钥。
在步骤110，车辆12产生随机数r。然后，车辆12向设备14发送秘密询问。秘密询问由利用会话密钥s作为字符串上的密钥对称加密的消息c3构成，该字符串是与车辆12的地址（ADDR_V）相联的随机数r。已知会话密钥s的移动设备14可以执行消息c3的对称解密，因此得知随机数r和车辆12的地址（ADDR_V）。
在步骤112，设备14响应于秘密询问发送利用会话密钥s作为字符串上的密钥对称加密的消息c4，该字符串是与设备14的地址（ADDR_D）相联的随机数r。当车辆12解密消息c4并验证随机数r和设备14的地址（ADDR_D）的正确性时，然后车辆12允许移动设备14进入其Wi-Fi网络。然后可以在车辆12和移动设备14之间建立安全的无线通信，因为共享密钥（会话密钥s）确保不会发生窃听或中间人攻击。
图3是利用安吉星服务器24建立信任进而使移动设备14和车辆12安全配对的方法的第一实施例的流程图200，如以上在图2的讨论中详细说明的。在方框202，移动设备14向车辆12发送配对请求，该配对请求包括包含设备14的地址（ADDR_D）和请求识别号（Req）的消息。在方框204，车辆12向安吉星服务器24发送签有数字签名SG的消息，该消息包含车辆12和设备14的地址（ADDR_V和ADDR_D）和唯一识别信息（CNT_V和T）。安吉星服务器24确认签名SG。
在方框206，安吉星服务器24产生会话密钥s。然后安吉星服务器24向车辆12和移动设备14两者发送加密消息，利用分别在安吉星服务器24与车辆12和设备14之间被共享的对称密钥对所述消息进行加密，并且所述消息包含会话密钥s。车辆12和设备14利用它们的合适对称密钥解密所述消息，由此获得会话密钥s。
在方框208，车辆12产生随机数r，将随机数r与其地址ADDR_V相联，并且利用会话密钥s加密相联的字符串。然后车辆12向设备14发送作为秘密询问的加密字符串。在方框210，设备14利用会话密钥s解密字符串，由此获得随机数r。然后设备14向车辆12发送回消息，该消息包含r和设备地址ADDR_D，并且利用会话密钥s再次加密该消息。通过验证随机数r的正确性，车辆12允许移动设备14进入Wi-Fi网络。
图4是在图1的系统所使用的方法的第二实施例中移动设备14、车辆12和安吉星服务器24之间发生的通信步骤的图解。如前所述，利用安吉星服务器24作为受信任的带外媒介在车辆12和设备14之间建立信任是可以通过多种方式来实现的构思。在这里讨论的第二实施例中，使用一组不同的通信步骤，以及附加的密码理念，以在车辆12和移动设备14之间再次实现信任关系。
在步骤302，移动设备14向车辆12发出配对请求。步骤302的配对请求包括包含移动设备14的设备地址（ADDR_D）以及请求识别号（Req）的消息。在步骤304，移动设备14向安吉星服务器24发送设备验证消息。设备14首先产生临时的一对私有/公共密钥（EPvD，EPuD）。然后，设备14产生与设备的临时公共密钥EPuD、设备地址ADDR_D、设备计数器CNT_D和时间戳T相联的消息m2。然后，设备14利用其在消息m2上的静态私有密钥SPvD产生签名SG2，并将与签名SG2相联的消息m2发送到安吉星服务器24。
仍在步骤304，安吉星服务器24利用与设备14使用的用以产生签名SG2的私有密钥相对应的公共密钥来确认消息m2和签名SG2。
在步骤306，通过接收配对请求，车辆12产生其自身的一对暂时的私有/公共密钥（EPvD，EPuD）并且向安吉星服务器24发送验证消息。该验证消息由字符串m3和签名SG3构成。字符串m3由一串四个条目组成：车辆的临时公共密钥EPuV；车辆的设备地址ADDR_V；属于车辆12的计数器CNT_V；以及时间戳T。签名SG3由签名产生算法利用字符串m3上的车辆12的静态私有密钥SPvV产生。然后，车辆12向安吉星服务器24发送与签名SG3相联的字符串m3。
仍在步骤306，安吉星服务器24利用与车辆12使用的用以产生签名SG3的私有密钥相对应的公共密钥来确认消息m3和签名SG3。
在步骤308，安吉星服务器24用由与签名SG4相联的字符串m4构成的消息通知车辆12。字符串m4由一串四个条目组成：设备的临时公共密钥EPuD；设备地址ADDR_D；属于安吉星服务器24的计数器CNT_O；以及时间戳T。安吉星服务器24在来自移动设备14的消息m2中接收EPuD和ADDR_D的数值。签名SG4由签名产生算法利用字符串m4上的安吉星服务器24的私有密钥（SPvO）产生。然后从安吉星服务器24向车辆12发送包含与签名SG4相联的字符串m4的消息。
在步骤310，安吉星服务器24用由与签名SG5相联的字符串m5构成的消息通知设备14。字符串m5由一串四个条目组成：车辆的临时公共密钥EPuV；车辆的设备地址ADDR_V；属于安吉星服务器24的计数器CNT_O；以及时间戳T。安吉星服务器24在来自车辆12的消息m3中接收EPuV和ADDR_V的数值。签名SG5由签名产生算法利用字符串m5上的安吉星服务器24的私有密钥（SPvO）产生。然后从安吉星服务器24向移动设备14发送包含与签名SG5相联的字符串m5的消息。
在步骤312，车辆12利用应用于车辆12的临时私有密钥（EPvV）和设备14的临时公共密钥（EPuD）的Diffie-Hellman算法计算会话密钥s。Diffie-Hellman算法是允许两个设备基于不需要安全通信的其它数据产生共享密钥的一种算法。仍在步骤312，车辆12产生随机数r。然后，车辆12向设备14发送秘密询问。秘密询问由利用会话密钥s作为字符串上的密钥对称加密的消息c1构成，该字符串是与车辆12的地址（ADDR_V）相联的随机数r。
在步骤314，移动设备14利用应用于车辆12的临时公共密钥（EPuV）和设备14的临时私有密钥（EPvD）的Diffie-Hellman算法计算同一会话密钥s。然后设备14可以执行消息c1的对称解密，由此得知随机数r和车辆12的地址（ADDR_V）。仍在步骤314，设备14响应于秘密询问发送利用会话密钥s作为字符串上的密钥对称加密的消息c2，该字符串是与设备14的地址（ADDR_D）相联的随机数r。当车辆12解密消息c2并验证随机数r和设备14的地址（ADDR_D）的正确性时，然后车辆12允许移动设备14进入其Wi-Fi网络。然后可以在车辆12和移动设备14之间建立安全的无线通信，因为共享密钥（会话密钥s）确保不会发生窃听或中间人攻击。
图5是利用安吉星服务器24建立信任进而使移动设备14和车辆12安全配对的方法的第二实施例的流程图400，如以上在图4的讨论中详细说明的。在方框402，移动设备14向车辆12发送配对请求，该配对请求包括包含设备14的地址（ADDR_D）和请求识别号（Req）的消息。在方框404，设备14产生临时的一对私有/公共密钥并且产生由设备14的临时公共密钥（EPuD）、设备地址（ADDR_D）、设备计数器（CNT_D）和时间戳（T）构成的消息m2。然后设备14用其自身的静态私有密钥对消息m2进行签名，产生签名SG2，并将与签名SG2相联的消息m2发送到安吉星服务器24。安吉星服务器24确认签名SG2并获取消息m2。
在方框406，车辆12产生临时的一对私有/公共密钥并且产生由车辆12的临时公共密钥（EPuV）、车辆的设备地址（ADDR_V）、车辆计数器（CNT_V）和时间戳（T）构成的消息m3。然后车辆12用其自身的静态私有密钥对消息m3进行签名，产生签名SG3，并将与签名SG3级联的消息m3发送到安吉星服务器24。安吉星服务器24确认签名SG3并获取消息m3。
在方框408，安吉星服务器24通知车辆12设备的临时公共密钥，并且通知设备14车辆的临时公共密钥。安吉星服务器24首先产生由设备14的临时公共密钥（EPuD）、设备地址（ADDR_D）、属于安吉星的计数器（CNT_O）和时间戳（T）构成的消息m4。然后安吉星服务器24用其自身的静态私有密钥对消息m4进行签名，产生签名SG4，并将与签名SG4相联的消息m4发送到车辆12。车辆12确认签名SG4并获取消息m4。仍在方框408，安吉星服务器24产生由车辆12的临时公共密钥（EPuV）、车辆的设备地址（ADDR_V）、属于安吉星的计数器（CNT_O）和时间戳（T）构成的消息m5。然后安吉星服务器24用其自身的静态私有密钥对消息m5进行签名，产生签名SG5，并将与签名SG5相联的消息m5发送到设备14。设备14确认签名SG5并获取消息m5。
在方框410，车辆12利用应用于车辆12（其自身具有和已知）的临时私有密钥和设备14（在来自安吉星服务器24的消息中刚接收到）的临时公共密钥的Diffie-Hellman算法计算会话密钥s。车辆12还产生随机数r，并且产生作为随机数r与车辆的设备地址ADDR_V的连接的消息c1，利用会话密钥s作为密钥加密消息c1。车辆12向设备14发送作为秘密询问的消息c1。
在方框412，设备14利用应用于车辆12（在来自安吉星服务器24的消息中刚接收到）的临时公共密钥和设备14（其自身具有和已知）的临时私有密钥的Diffie-Hellman算法计算同一会话密钥s。因此，设备14可以解密从车辆12接收的秘密询问消息c1，并且得知随机数r。然后，设备14产生作为随机数r与设备地址ADDR_D的连接的消息c2，利用会话密钥s作为密钥加密消息c2。设备14响应于秘密询问将消息c2发送回车辆12。车辆12通过验证随机数r的正确性允许移动设备14进入Wi-Fi网络。
第一实施例（图2和3）和第二实施例（图4和5）的两种方法都适用于将外来设备（移动设备16）与车辆12安全配对。在外来设备适配时，在安吉星服务器24向车辆12和外来设备16发送其通知之前，加入额外的步骤来通知主设备（移动设备14，其已经处于车辆的Wi-Fi网络中）外来设备的请求并且允许主设备同意（或拒绝）该请求。
利用以上概括的方法，可以在不需要用户手动输入冗长的密码或PIN码的情况下，通过利用安吉星或另一种远程信息处理服务作为受信任的带外媒介来在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。通过提供单个按键的方便性和加密Wi-Fi通信的安全性，这些方法为用户提供车内移动设备连接的理想解决方案。
前述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施例。通过这种讨论以及附图和权利要求，本领域技术人员将容易认识到，在不脱离如下述权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、改型和变型。

Claims (10)

1.一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和远程信息处理服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和远程信息处理服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
经由所述安全通信信道向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息；
通过远程信息处理服务器经由所述安全通信信道向车辆和移动设备提供安全数据，其中，所述安全数据能够用于在车辆和移动设备之间建立信任；
车辆向移动设备发出秘密询问，其中，利用包括在或源于来自远程信息处理服务器的安全数据的密钥来加密所述秘密询问；
移动设备向车辆回应该秘密询问，其中，所述密钥也被移动设备知道和使用；以及
当有效回应了该秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息包括车辆向远程信息处理服务器发送数字签名消息，该消息识别车辆的设备地址和移动设备的设备地址。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，远程信息处理服务器向车辆和移动设备提供安全数据包括在加密的数字签名消息中向车辆和移动设备两者发送由远程信息处理服务器产生的会话密钥。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，发出秘密询问包括产生随机数并且通过车辆利用会话密钥作为密钥来对称加密该随机数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，回应秘密询问包括移动设备利用会话密钥作为密钥来解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥来对称加密发送到车辆的包含随机数的消息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，向远程信息处理服务器提供关于车辆和移动设备的信息包括车辆和移动设备中的每个产生临时的私有/公共密钥对，并且车辆和移动设备中的每个创建包括其临时公共密钥、其设备地址、计数器和时间戳的数字签名消息，并且向远程信息处理服务器发送该消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，远程信息处理服务器向车辆和移动设备提供安全数据包括向车辆发送临时公共密钥和移动设备的设备地址，并且向移动设备发送临时公共密钥和车辆的设备地址。
8.一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和安吉星服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和安吉星服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
向安吉星服务器提供关于车辆和移动设备的信息，包括车辆向安吉星服务器发送数字签名消息，该消息识别车辆的设备地址和移动设备的设备地址；
通过安吉星服务器向车辆和移动设备提供安全数据，包括在加密的数字签名消息中向车辆和移动设备两者发送安吉星服务器产生的会话密钥；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数和通过车辆利用会话密钥作为密钥来对称加密该随机数；
移动设备向车辆回应秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥来解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥来对称加密发送到车辆的包含随机数的消息；以及
当有效回应了秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
9.一种用于使移动设备和车辆安全配对的方法，所述方法包括：
在车辆和安吉星服务器之间提供第一安全通信信道，并且在移动设备和安吉星服务器之间提供第二安全通信信道；
移动设备请求访问车辆的Wi-Fi网络；
向安吉星服务器提供关于车辆和移动设备的信息，包括车辆和移动设备中的每个产生临时私有/公共密钥对，并且车辆和移动设备中的每个创建包括其临时公共密钥、其设备地址、计数器和时间戳的数字签名消息，并且向远程信息处理服务器发送该消息；
通过安吉星服务器向车辆和移动设备提供安全数据，包括向车辆发送临时公共密钥和移动设备的设备地址，以及向移动设备发送临时公共密钥和车辆的设备地址；
车辆向移动设备发出秘密询问，包括产生随机数和通过车辆利用会话密钥作为密钥对称加密该随机数，该会话密钥通过对车辆的临时私有密钥和移动设备的临时公共密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；
移动设备向车辆回应秘密询问，包括移动设备利用会话密钥作为密钥解密来自车辆的秘密询问，并且利用会话密钥作为密钥对称加密发送到车辆的包含随机数的消息，其中，该会话密钥通过对车辆的临时公共密钥和移动设备的临时私有密钥执行Diffie-Hellman计算来产生；以及
当有效回应了秘密询问时在车辆和移动设备之间建立安全的Wi-Fi通信。
10.一种用于使移动设备和车辆安全配对的系统，所述系统包括：
承载Wi-Fi网络的车辆；
期望访问车辆的Wi-Fi网络的移动设备；
被配置为向车辆和移动设备提供安全数据的远程信息处理服务器，其中，所述安全数据可以用于在车辆和移动设备之间建立信任；
车辆和远程信息处理服务器之间的第一安全通信信道；以及
移动设备和远程信息处理服务器之间的第二安全通信信道。
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