CN104660407A - 一种安全认证方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于信息安全技术领域，提供一种安全认证方法，包括：检测模块检测USB接口模块的工作状态，并向控制模块输出检测结果信号；控制模块根据检测结果信号确定是否控制声波通信模块开启工作；声波通信模块开启后，与外部设备进行声波信号通信；声波信号处理模块对接收和发送的声波信号进行信号处理，并由控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理。在本发明中，控制模块根据检测模块的检测结果选择与外部设备采用声波通信或者USB通信的通信模式，并通过声波信号处理模块和控制模块对接收和发送的声波信号进行信号处理和加解密处理，使得用户能够根据需要灵活选择安全认证装置与外部设备的通信模式以完成网上交易时的安全认证。

Description

一种安全认证方法及装置

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种安全认证方法及装置。

背景技术

随着网络技术的发展，人们越来越多地使用网上银行购物和转账汇款等操作，由于互联网是开放性的平台，用户进行网上支付时，银行账号信息容易被黑客窃取或者被恶意木马篡改，为了提高网上交易时的安全性，需要对用户进行安全认证。

目前，安全认证的方式有动态口令认证和USBKey认证。动态口令认证是通过专用算法生成动态验证码，并将该动态验证码实时发送给用户进行安全认证，生成的动态验证码随机性高，并且使用一次后失效，但是这种安全认证的方式在确认用户身份后，无法保护交易信息从客户端传送到银行服务器的签名过程的安全性，在该签名过程中，交易信息仍有可能被篡改。

USBKey认证是在USBKey中内置数字证书和密钥，用户需要同时拥有该USBKey和对应的密码才能进行交易，而且在第二代的USBKey中增加了液晶屏和按键，将待签名的交易信息显示在液晶屏上由用户确认，使得上述签名过程可控，从而提高了交易的安全性。USBKey认证是较动态口令认证更为安全的认证方式。但是，USBKey认证必须通过通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）接口将USBKey与终端设备相连，用户不能根据自身需要以及终端设备配置的接口灵活选择USBkey与终端设备的连接方式进行网上交易。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全认证方法，旨在解决现有技术中用户不能根据需要灵活选择USBkey与终端设备的连接方式进行网上交易的问题。

本发明是这样实现的，一种安全认证方法，包括：

检测模块检测USB接口模块的工作状态，并向控制模块输出检测结果信号，所述USB接口模块用于与外部设备进行USB数据信号通信；

控制模块根据检测结果信号确定是否控制声波通信模块开启工作；

声波通信模块开启后，接收和发送声波信号，与外部设备进行声波信号通信；

声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理。

本发明的另一目的在于提供一种安全认证装置，包括：

USB接口模块，用于与外部设备进行USB数据信号通信；

检测模块，用于检测USB接口模块的工作状态，并输出检测结果信号；

声波通信模块，用于与外部设备进行声波信号通信；

控制模块，用于对数据信号进行加解密处理，并根据接收的检测结果信号确定是否控制所述声波通信模块开启工作；

声波信号处理模块，用于对所述声波通信模块提供的声波信号和所述控制模块提供的加密信号进行信号处理。

在本发明中，安全认证装置中的控制模块根据检测模块的检测结果选择与外部设备采用声波通信或者USB通信的通信模式，并通过声波信号处理模块和控制模块对接收和发送的声波信号进行信号处理和加解密处理，使得用户能够根据需要灵活选择安全认证装置与外部设备的通信模式以完成网上交易时的安全认证。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种安全认证方法适用的系统框图；

图2是本发明实施例二提供的一种安全认证方法的实现流程图；

图3是本发明实施例二提供的一种安全认证方法录入授权用户身份特征信息的具体实现流程图；

图4是本发明实施例二提供的一种安全认证方法对携带用户身份特征的语音信号进行处理的具体实现流程图；

图5是本发明实施例二提供的一种安全认证方法中对外部设备的声波交易信号进行处理的具体实现流程图；

图6是本发明实施例二提供的一种安全认证方法对确认后的交易信息进行处理的具体实现流程图；

图7是本发明实施例三提供的一种安全认证装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，安全认证装置中的控制模块根据检测模块的检测结果选择与外部设备采用声波通信或者USB通信的通信模式，并通过声波信号处理模块和控制模块对接收和发送的声波信号进行信号处理和加解密处理，使得用户能够根据需要灵活选择安全认证装置与外部设备的通信模式以完成网上交易时的安全认证。

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的一种安全认证方法适用的系统框图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分。

如图1所示，该系统框图10包括电源模块101、USB接口模块及检测模块102、控制模块103、声波信号处理模块104、显示模块105、按键模块106和声波通信模块107。

电源模块101包括充电锂电池及其充电电路，且与USB接口模块及检测模块102、控制模块103、声波信号处理模块104、显示模块105、按键模块106和声波通信模块107连接，为各模块的运行提供电源保证。

USB接口模块及检测模块102包括USB接口和USB检测电路，USB接口与外部设备连接，USB检测电路用来监测USB引脚的上电状态，判断与外部设备连接的模式，与外部设备连接的模式包括USB通信模式和声波通信模式。如果检测到有USB连接，则默认采用USB通信模式，如果此时按下按键模块106中的唤醒按键，可将连接的模式切换到声波通信模式。

控制模块103与USB接口模块及检测模块102、声波信号处理模块104、显示模块105和按键模块106连接，包括但不限于存储子模块、处理子模块、接口控制子模块。存储子模块用于程序、认证过程的数据信息以及授权用户语音信号的特征参数；处理子模块用于对解调后和调制前的数据信号进行保存、加密和解密；接口控制子模块用于数据传输及控制，以保证整个系统有序地工作。

声波信号处理模块104与控制模块103和声波通信模块107相连接，用于对输入的声波信号进行预处理，输入的声波信号包括用户的语音信号和外部设备的语音信号，还用于提取用户的语音信号的特征参数。

显示模块105与控制模块103连接，包括显示屏驱动电路和显示屏，显示屏可以是液晶显示屏或者电子显示屏等，用于显示待用户确认的交易信息，防止签名过程中交易信息被篡改。

按键模块106与控制模块103连接，其上设置有将安全认证装置从USB通信模式切换到声波通信模式的唤醒按键，当用户按下该唤醒按键时，按键模块106向控制模块103发送切换通信模式的操作指令，控制模块103根据接收到的操作指令开启声波通信模块107工作，与外部设备进行声波信号通信。按键模块106上还设置有“确认”、“取消”、“上翻”和“下翻”等多种功能按键，为用户提供按键操作，此外，按键模块106还包括交易过程中的状态指示灯。

声波通信模块107包括发送子模块和接收子模块，发送子模块包括喇叭等电声传感器，用于发送声波信号，接收子模块包括麦克风等声电传感器，用于接收声波信号。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的一种安全认证方法的实现流程图，详述如下：

在步骤S201中，检测模块检测USB接口模块的工作状态，并向控制模块输出检测结果信号，所述USB接口模块用于与外部设备进行USB数据信号通信。

使用网上银行进行操作前，银行通常会为每一位用户发放仅针对该用户的安全认证装置，如USBKey，安全认证装置中保存了交易密码或者表征授权用户身份特征的信息，如声音的特征参数。在交易过程中，将安全认证装置与安装了网上银行客户端的外部设备连接，交易密码或者身份特征信息在安全认证装置和网上银行服务器均认证通过后，完成交易。

作为本发明的一个实施例，安全认证装置录入授权用户身份特征信息的具体过程如下：

在S301中，声波通信模块接收授权用户的语音信号，所述语音信号携带了所述授权用户身份特征的特征参数。

在本发明实施例中，安全认证装置在授权时，录入授权用户的声音。

在S302中，声波信号处理模块对所述语音信号进行信号处理后，提取所述语音信号的特征参数。

在本发明实施例中，声波信号处理模块对授权用户的语音信号进行信号处理和提取特征参数的过程与后续步骤中对用户语音信号的处理相同，将在后续步骤详述，在此不再赘述。

在S303中，所述控制模块将提取的特征参数保存于存储子模块，作为标准语音特征参数，以验证用户的合法身份。

提取授权用户语音信号的特征参数后，将该特征参数作为标准语音特征参数保存在安全认证装置的存储子模块中。在用户使用该安全认证装置时，只有在其声音的特征参数与保存的标准语音特征参数相符，安全认证装置才会继续工作，提高了认证的安全性。

在本发明实施例中，安全认证装置既能够以USB通信模式与外部设备连接，也能够以声波通信模式与外部设备连接，实现安全认证装置与外部设备的信息交互，默认的模式为USB通信模式。录入授权用户语音的特征参数后，安全认证装置中的检测模块不断检测USB引脚的状态，一旦引脚处于上电状态，即可判断安全认证装置处于USB通信模式。

在步骤S202中，控制模块根据检测结果信号确定是否控制声波通信模块开启工作。

当安全认证装置与外部设备的连接处于USB通信模式时，用户根据自身需要决定是否从USB通信模式切换到声波通信模式。在本发明实施例中，安全认证装置上设置有声波通信模式的唤醒按键。如果该唤醒按键按下，表示将连接模式切换到声波通信模式，此时启动声波通道，连接模式从USB通信模式切换到声波通信模式；如果该唤醒按键没有按下，则表示继续采用USB通信模式。控制模块根据USB引脚的状态和唤醒按键的状态，确定是否切换到声波通信模式。

声波通信模式能够免除安全认证装置与终端设备之间的物理接口，在交易过程中方便用户查看安全认证装置显示屏显示的交易信息。与此同时，用户也可以根据终端设备配置的端口灵活选择采用何种连接模式。

在步骤S203中，声波通信模块开启后，接收和发送声波信号，与外部设备进行声波信号通信。

声波通信模块包括喇叭、麦克风等声电传感器和电声传感器，用于接收和发送声波信号。

在步骤S204中，声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理。

声波通信模式所处的状态分为接收状态和发送状态，处于接收状态时接收的声波信号又分为携带用户身份特征的语音信号和外部设备的声波交易信号。安全认证装置根据交易过程的步骤，可获知在特定步骤时接收到的是用户的语音信号还是外部设备的声波交易信号，由此切换到相应的通道上对接收的声波信号做相应的处理。例如：使用网上银行转账时，首先需要对用户的声音进行认证，在此步骤，安全认证装置切换到对用户的语音信号进行处理的通道上；用户填写完成收款方账号、收款方银行和转账金额等转账信息后，外部设备将这些信息转换为声波交易信号传输给安全认证装置，在此步骤，安全认证装置切换到对外部设备的声波交易信号进行处理的通道上。

当接收的是携带用户身份特征的语音信号时，安全认证装置进行的处理如图4所示，具体如下：

在S401中，第二预处理子模块对声波通信模块接收的携带用户身份特征的语音信号进行预处理，预处理包括以下一项或者多项：预滤波、预加重、加帧、加窗去噪、端点检测。

由于声音在传输过程中容易掺入干扰和噪声，为了突出语音信号中的有用信息，还需要对该语音信号进行预处理，预处理包括但不限于：预滤波、预加重、加帧、加窗去噪和端点检测等其中的一种或者多种的组合。

在S402中，提取子模块提取经过预处理后的所述语音信号的特征参数。特征参数包括但不限于Mel频率倒谱系数（Mel Frequency CepstrumCoefficient，MFCC）、微分系数、振幅、频率和音色等其中的一种或多种的组合。

在S403中，对比子模块将提取的特征参数与所述标准语音特征参数进行对比；如果对比结果相符，所述声波信号处理模块继续对声波通信模块接收的声波交易信号进行信号预处理。

在授权录入阶段，携带授权用户身份特征的信息也是以特征参数的形式保存在安全认证装置和银行服务器中。在本发明实施例中，对比子模块将上述提取的特征参数与存储子模块中保存的标准语音特征参数进行对比。如果对比结果相符，则用户的身份认证通过，认为发出该语音信号的用户即为该安全认证装置的授权用户，此时该用户才能使用该安全认证装置进行网上交易，否则，该安全认证装置无法正常使用。

当接收的是外部设备的声波交易信号时，安全认证装置进行的处理如图5所示，具体如下：

在S501中，第一预处理子模块对声波通信模块接收的声波交易信号进行预处理，预处理包括：放大、滤波、模数转换、解调和解码，得到其中包含的交易信息。

交易信息可以是转账过程中的收款方账号和转账金额等信息，也可以是网上购物时，用户购买的商品名称、数量和需支付金额等信息。外部设备将交易信息转换为语音信号传输给安全认证装置。在本发明实施例中，第一预处理子模块对该语音信号进行预处理，预处理的顺序为放大、滤波、模数转换、解调和解码等。

在S502中，处理子模块对所述交易信息进行解密处理，以供用户确认。

出于安全因素考虑，交易信息都是经过加密的，控制模块中的处理子模块对上述交易信息进行解密操作，得到原始的交易信息。用户确认交易信息的方式至少包括以下两种：以音频方式播放所述交易信息，以供用户确认；在显示屏上显示交易信息，以供用户确认，用户通过安全认证装置上的功能按键进行“确认”或者“取消”，如果交易信息需要多屏才能显示完全，通过“上翻”和“下翻”进行操作。

用户确认交易信息后，安全认证装置将确认的交易信息通过外部设备的网络发送到银行服务器进行交易，此时安全认证装置切换到发送状态，进行的处理如图6所示，具体如下：

在S601中，处理子模块对用户确认的交易信息进行加密处理。

在S602中，第一预处理子模块对加密后的交易信息进行预处理，预处理包括编码、调制、数模转换、滤波和放大。

在本发明实施例中，安全认证装置确认交易信息后，将确认的交易信息和数字签名进行信号处理，转换成声波信号发送给外部设备，通过外部设备的网络发送到银行服务器进行确认。此时第一预处理子模块的信号处理过程为对声波交易信号处理过程的逆过程，顺序为：加密、编码、调制、数模转换、滤波和放大等，然后将声波信号发送至外部设备。

在本发明实施例中，安全认证装置中的控制模块根据检测模块的检测结果选择与外部设备采用声波通信或者USB通信的通信模式，并通过声波信号处理模块和控制模块对接收和发送的声波信号进行信号处理和加解密处理，使得用户能够根据需要灵活选择安全认证装置与外部设备的通信模式以完成网上交易时的安全认证。

实施例三：

图7示出了本发明实施例三提供的一种安全认证装置的结构框图，该装置可以位于USBkey和电子密码器等安全认证设备中，用于执行本发明图2至图6实施例所述的一种安全认证方法。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图7，该装置包括：

USB接口模块71，与外部设备进行USB数据信号通信。

检测模块72，检测USB接口模块的工作状态，并输出检测结果信号。

声波通信模块73，与外部设备进行声波信号通信。

控制模块74，对数据信号进行加解密处理，并根据接收的检测结果信号确定是否控制所述声波通信模块开启工作。

声波信号处理模块75，对所述声波通信模块提供的声波信号和所述控制模块提供的加密信号进行信号处理。

可选地，声波信号处理模块75包括：

第一预处理子模块，对所述声波通信模块提供的声波交易信号进行预处理，预处理包括：放大、滤波、模数转换、解调和解码，得到其中包含的交易信息，以及对所述控制模块提供的加密信号进行预处理，预处理包括编码、调制、数模转换、滤波和放大。

可选地，声波信号处理模块75包括：

第二预处理子模块，对所述声波通信模块提供的携带用户身份特征的语音信号进行预处理，预处理包括以下一项或者多项：预滤波、预加重、加帧、加窗去噪、端点检测。

提取子模块，提取经过预处理后的所述语音信号的特征参数。

可选地，控制模块74包括：

存储子模块，存储表征用户身份特征的特征参数。

接口控制子模块，根据所述检测模块提供的检测结果信号确定是否控制所述声波通信模块开启工作。

对比子模块，将所述提取子模块提供的特征参数与所述存储子模块存储的特征参数进行对比，并根据对比结果确定是否控制所述声波信号处理模块继续进行信号预处理。

处理子模块，对所述第一预处理子模块提供的交易信息进行解密处理，并对用户确认的交易信息进行加密处理。

可选地，所述装置还包括：

显示模块，在显示屏上显示所述第一预处理子模块得到的交易信息，以供用户确认。

在本发明实施例中，安全认证装置中的控制模块根据检测模块的检测结果选择与外部设备采用声波通信或者USB通信的通信模式，并通过声波信号处理模块和控制模块对接收和发送的声波信号进行信号处理和加解密处理，使得用户能够根据需要灵活选择安全认证装置与外部设备的通信模式以完成网上交易时的安全认证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全认证方法，其特征在于，所述方法包括：

检测模块检测USB接口模块的工作状态，并向控制模块输出检测结果信号，所述USB接口模块用于与外部设备进行USB数据信号通信；

控制模块根据检测结果信号确定是否控制声波通信模块开启工作；

声波通信模块开启后，接收和发送声波信号，与外部设备进行声波信号通信；

声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

声波通信模块接收授权用户的语音信号，所述语音信号携带了所述授权用户身份特征的特征参数；

声波信号处理模块对所述语音信号进行信号处理后，提取所述语音信号的特征参数；

所述控制模块将提取的特征参数保存于存储子模块，作为标准语音特征参数，以验证用户的合法身份。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理包括：

第一预处理子模块对声波通信模块接收的声波交易信号进行预处理，预处理包括：放大、滤波、模数转换、解调和解码，得到其中包含的交易信息；

处理子模块对所述交易信息进行解密处理，以供用户确认。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理包括：

第二预处理子模块对声波通信模块接收的携带用户身份特征的语音信号进行预处理，预处理包括以下一项或者多项：预滤波、预加重、加帧、加窗去噪、端点检测；

提取子模块提取经过预处理后的所述语音信号的特征参数；

对比子模块将提取的特征参数与所述标准语音特征参数进行对比，如果对比结果相符，所述声波信号处理模块继续对声波通信模块接收的声波交易信号进行信号预处理。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述声波信号处理模块对声波通信模块接收和发送的声波信号进行信号处理，并由所述控制模块对声波信号中的数据信号进行加解密处理还包括：

处理子模块对用户确认的交易信息进行加密处理；

第一预处理子模块对加密后的交易信息进行预处理，预处理包括编码、调制、数模转换、滤波和放大。

6.一种安全认证装置，其特征在于，包括：

USB接口模块，用于与外部设备进行USB数据信号通信；

检测模块，用于检测USB接口模块的工作状态，并输出检测结果信号；

声波通信模块，用于与外部设备进行声波信号通信；

控制模块，用于对数据信号进行加解密处理，并根据接收的检测结果信号确定是否控制所述声波通信模块开启工作；

声波信号处理模块，用于对所述声波通信模块提供的声波信号和所述控制模块提供的加密信号进行信号处理。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述声波信号处理模块包括：

第一预处理子模块，用于对所述声波通信模块提供的声波交易信号进行预处理，预处理包括：放大、滤波、模数转换、解调和解码，得到其中包含的交易信息，以及

用于对所述控制模块提供的加密信号进行预处理，预处理包括编码、调制、数模转换、滤波和放大。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述声波信号处理模块还包括：

第二预处理子模块，用于对所述声波通信模块提供的携带用户身份特征的语音信号进行预处理，预处理包括以下一项或者多项：预滤波、预加重、加帧、加窗去噪、端点检测；

提取子模块，用于提取经过预处理后的所述语音信号的特征参数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

存储子模块，用于存储表征用户身份特征的特征参数；

接口控制子模块，用于根据所述检测模块提供的检测结果信号确定是否控制所述声波通信模块开启工作；

对比子模块，用于将所述提取子模块提供的特征参数与所述存储子模块存储的特征参数进行对比，并根据对比结果确定是否控制所述声波信号处理模块继续进行信号预处理；

处理子模块，用于对所述第一预处理子模块提供的交易信息进行解密处理，并对用户确认的交易信息进行加密处理。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

显示模块，用于在显示屏上显示所述第一预处理子模块得到的交易信息，以供用户确认；以及

按键模块，用于接收用户确认交易信息的按键操作指令和向所述控制模块发送通信模式操作指令。