CN104715365B - 一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了移动支付领域内的一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，包括以下步骤：步骤1）建立连接；步骤2）发送请求；步骤3）处理请求；步骤4）响应请求；步骤5）请求完成，本发明通过引入带有蓝牙通信功能的电子钱包芯片，手机客户端通过移动终端自带的蓝牙模块传输通道即可对电子钱包进行读出或写入，这种方法解决了由此带来的圈存交易时间长，卡片选择限制性高，手机终端兼容性差，手机音频口外接设备携带不便且交易不稳定等诸多弊端，可用于移动支付中。

Description

一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法

技术领域

本发明涉及一种移动支付方法，特别涉及一种空中圈存方法。

背景技术

移动支付，也称为手机支付，是指用户使用其移动终端对所消费商品或服务进行账务支付的一种服务方式。移动支付作为一种新兴的应用方式，正在受到产业各界和用户越来越多的重视。随着移动支付业务快速发展的实际需要，用于支付的电子钱包的充值问题受到越来越多的关注，传统的基于固定地点的圈存方式已经无法适应支付的需求，空中圈存（即空中充值）是目前技术较为成熟，应用较为普遍的技术方案，用户通过手机客户端（以下简称“手机APP”）的方式将银行卡账户金额划转到电子钱包内，实现电子钱包随时随地的“空中充值”。

现有电子钱包空中圈存的技术主要有两类，一类是基于SIM卡的，另一类是基于手机音频口的外接设备。

第一种基于SIM卡的产品均要求将电子钱包内置与通信运营商（移动、电信、联通）的SIM卡内，这种SIM卡与普通SIM卡不一样，属于带有电子钱包应用的特种SIM卡，而且这类卡的种类繁多，至少包括NFC-SWP卡、SIM-PASS双界面卡和全卡三种类型，不论是哪种卡均是通过数据短信或这手机APP与SIM卡进行交互，实现电子钱包应用的空中圈存，针对基于SIM卡的空中圈存主要有以下问题：

1.不论是哪种类型的电子钱包SIM卡均存在移动终端兼容性问题，譬如：NFC-SWP卡必须配套带NFC功能的定制移动终端，SIM-PASS卡的刷卡天线易折断且对卡槽存在多种方向的选择，对于金属后盖的手机无法兼容，全卡同样对于金属后盖或卡槽在手机侧面的终端无法兼容。

2.通过数据短信方式实现空中圈存，因为数据短信传输的数据量有限，导致一次交易信息需要被拆分为多条信息，而且短信交互的过程需要至少经过移动终端.短信网关.空圈平台三个环节，交互时间长，短信内容易丢失，实际应用中受限于短信网关，导致交易不稳定，直接影响移动支付应用的感知。

3.通过手机APP与SIM卡交互实现空中圈存，前提要求手机APP与SIM卡之间必须有交互的机卡通道，这种通道一方面取决于手机，另一方面取决于操作系统，首先很多智能手机在硬件设计时就没有提供该通道，其次部分手机底层硬件通道已经具备，但操作系统版本不支持或者操作系统对此通道不开放权限，这类问题在iPhone手机上表现得尤为突出。

第二种基于手机音频口的外接设备，其实现方式是将电子钱包放置在可以通过手机音频口同手机相连接的外部设备中，手机APP通过手机音频口将指令发送到外部设备的电子钱包应用中，而手机音频口只能传输模拟信号命令，因此整个交易中必然需要经过两次数模信号转换，针对基于手机音频口的外接设备的空中圈存主要有以下问题：

1.要实现音频口通信，首先就需要从音频口获取电能来驱动单片机或者传感器等设备，然后将数据转换成音频数据通过音频口传输出去，不同手机的CPU.音频模块.ROM以及手机电池电量都会对音频造成影响，例如手机在发送音频数据时会产生干扰或者波形反转，因此音频口的通信在实际应用中仍存在兼容性及稳定性问题。音量输出电平为0时，如静音模式或会议模式；

2.通过手机音频口传输的指令因为至少存在两次数模转换，协议转换的环节必然会影响数据传输的稳定性和可靠性；

3.需要额外携带一个外接设备，对于用户使用不是很便捷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，不受SIM卡限制，方便用户高效、可靠、安全的实现电子钱包随时随地的空中充值。

本发明的目的是这样实现的：一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，包括以下步骤：

步骤1）建立连接：打开智能移动终端上的APP，将集成有电子钱包芯片和蓝牙通信模块的智能穿戴设备通过蓝牙通道与智能移动终端建立连接；

步骤2）发送请求：用户通过APP请求对电子钱包应用进行充值操作，APP根据用户操作将请求命令经互联网发送给空圈平台；

步骤3）处理请求：空圈平台解析上述请求命令，并根据解析结果验证电子钱包应用的合法性以及请求的有效性，验证通过后对相应的银行账户进行扣款，并将空圈交易指令下发给APP，APP将上述空圈交易指令添加蓝牙协议后通过蓝牙通道发送到智能穿戴设备上；

步骤4）响应请求：智能穿戴设备内的主控芯片接收到空圈交易指令后转发给电子钱包芯片，电子钱包芯片接收到空圈交易指令后，将处理结果返回给智能穿戴设备内的主控芯片，继而转发至APP；

步骤5）请求完成：APP接受到来自智能穿戴设备的处理结果一方面转发给空圈平台，另一方面将结果展现给用户。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过引入带有蓝牙通信功能的电子钱包芯片（该芯片可内置到智能穿戴设备中），与手机客户端进行认证匹配，配对成功后，手机客户端通过移动终端自带的蓝牙模块传输通道即可对电子钱包进行读出或写入，这种方法有效解决了其他产品完成空中圈存必须依赖短信或特定手机SIM卡或NFC定制终端或手机音频口等外接设备的限制，解决了由此带来的圈存交易时间长，卡片选择限制性高，手机终端兼容性差，手机音频口外接设备携带不便且交易不稳定等诸多弊端。同时本发明采用蓝牙传输方式，操作简便、交互性强、稳定性好、安全性高、不受移动终端及SIM卡限制，有效提高圈存效率和使用的便捷性。

为了提高交易的安全性，步骤2）中的请求命令包括从APP获得的充值命令和从智能穿戴设备获得的密文数据。利用密文数据验证的方法提高了本发明的安全性。

作为本发明的改进，所述密文数据的获取方法如下：1）将电子钱包应用端的内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法进行分散，计算出过程密钥；2）利用过程密钥通过DES-CBC分散算法将相应电子钱包应用的相关参数加密成密文数据。ECB和CBC为DES算法中的两种模式，ECB模式具有简单、有利于并行计算、误差不会被传递的优点，CBC模式不容易主动攻击，安全性好于ECB，是SSL、IPSec的标准的优点；

作为本发明的改进，步骤3）空圈平台解析请求命令时，包括以下步骤：1）空圈平台提取出请求命令中的密文数据，添加上电子钱包芯片的序列号后发送给加密机；2）加密机根据其PIN码主密钥配合序列号获取对应的PIN码子密钥；3）利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；4）利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的密文数据，获得明文数据；5）空圈平台验证该明文数据，验证通过后对相应的银行账户进行扣款，并将空圈交易指令下发给APP。提高了本发明使用时的安全性。

为了进一步提高本发明使用时的安全性，步骤3）中空圈交易指令下发APP前需对其进行加密处理，加密方法为：1）将内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法算出过程密钥；2）利用过程密钥配合DES-CBC分散算法将空圈交易指令加密成充值密文。

为了进一步提高本发明使用时的安全性，步骤4）中电子钱包芯片在接收到控制交易指令后，要对其进行解密，解密后完成对电子钱包芯片的充值过程，解密方法为：1）利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；2）利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的充值密文，获得充值明文。

作为进一步提高本发明的安全性，步骤3）中APP到空圈平台的数据传输过程、步骤4）空圈平台到APP的数据传输过程都需经过RSA非对称加密处理。

作为本发明的改进，所述电子钱包芯片上设置有ISO/IEC 7816接口，所述电子钱包芯片通过ISO/IEC 7816接口响应空圈交易指令。本发明利用ISO/IEC 7816接口响应命令，利用ISO/IEC 7816接口接触式响应的方式进一步提高了本发明使用的安全性。

附图说明

图1为本发明中请求命令加解密流程图。

图2为本发明中空圈平台、APP、电子钱包芯片之间的传输协议图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

一.名词定义

传输端：涉及三个传输端，分别为电子钱包芯片端，APP客户端，空圈平台端；

应用序列号：电子钱包芯片唯一序列号，用于区分不同模块；

PIN码子密钥：存储于电子钱包芯片中的一卡一密的唯一密钥；

PIN码主密钥：存储于平台加密机中的唯一主密钥。

二.实施方式

如图1所示的一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，包括以下步骤：

步骤1）建立连接：打开智能移动终端上的APP，将集成有电子钱包芯片和蓝牙通信模块的智能穿戴设备通过蓝牙通道与智能移动终端建立连接；

步骤2）发送请求：用户通过APP请求对电子钱包应用进行充值操作，APP根据用户操作将请求命令经互联网发送给空圈平台，请求命令包括从APP获得的充值命令和从智能穿戴设备获得的密文数据，所述密文数据的获取方法如下：先将电子钱包应用端的内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法进行分散，计算出过程密钥；再利用过程密钥通过DES-CBC分散算法将相应电子钱包应用的相关参数加密成密文数据，APP将所述密文数据和充值命令共同加密成包装数据发送给空圈平台；

步骤3）处理请求：空圈平台解析上述包装数据，得到请求命令，空圈平台空圈平台首先提取出请求命令中的密文数据，添加上电子钱包芯片的序列号后发送给加密机；加密机根据其PIN码主密钥配合序列号获取对应的PIN码子密钥；利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的密文数据，获得明文数据；空圈平台根据解析结果验证电子钱包应用的合法性以及请求的有效性，验证通过后对相应的银行账户进行扣款，并将空圈交易指令加密后下发给APP，加密方法为：先将内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法算出过程密钥；再利用过程密钥配合DES-CBC分散算法将空圈交易指令加密成充值密文，再将充值密文加密成包装密文发送给APP，APP解析上述包装密文，得到充值密文，再添加蓝牙协议后通过蓝牙通道发送到智能穿戴设备上，其中充值密文为APDU指令；

步骤4）响应请求：智能穿戴设备内的主控芯片ISO/IEC 7816接口接收到充值密文后转发给电子钱包芯片，电子钱包芯片上的ISO/IEC 7816接口响应充值密文，响应方法为：先利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；再利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的充值密文，获得充值明文，将处理结果返回给智能穿戴设备内的主控芯片，继而转发至APP；

步骤5）请求完成：APP接受到来自智能穿戴设备的处理结果一方面转发给空圈平台，另一方面将结果展现给用户。

本发明中密钥的管理方法如下：

主密钥和子密钥分别存储在平台及电子钱包芯片，平台将主密钥存储在加密机中，电子钱包芯片存储在专用密钥空间，不能通过指令读取。

密钥定期更新：每个自然月由平台发起密钥更新的流程，平台端保存根密钥，实时分散出电子钱包芯片的主密钥。

平台端使用旧主秘钥对新密钥进行3DES加密处理后，通过蓝牙通道传输到电子钱包芯片。电子钱包芯片对数据进行解密处理验证成功后，将新密钥存储在专用密钥空间内。

数据在电子钱包芯片端，APP客户端，空圈平台端之间进行安全传输,具体组包格式如图2所示。

空圈平台端生成空圈APDU指令加密后，依据移动互联网及与APP客户端的传输协议，在空圈密文APDU指令前，添加各项参数数据，之后通过移动互联网传输到APP客户端；

APP客户端收到空圈平台端下发的数据后，核对各协议参数无误后，提取空圈密文APDU指令数据部分后，依据蓝牙及与电子钱包芯片端的传输协议，添加各项参数数据后，通过蓝牙通道传输到电子芯片端；

电子钱包芯片端接收到APP客户端传输的数据后，核对各协议参数无误后，提取空圈密文APDU指令数据部分后进行后续处理。同理，电子钱包到空圈平台为反向过程。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）建立连接：打开智能移动终端上的APP，将集成有电子钱包芯片和蓝牙通信模块的智能穿戴设备通过蓝牙通道与智能移动终端建立连接；

步骤2）发送请求：用户通过APP请求对电子钱包应用进行充值操作，APP根据用户操作将请求命令经互联网发送给空圈平台，请求命令包括从APP获得的充值命令和从智能穿戴设备获得的密文数据，所述密文数据的获取方法如下：将电子钱包应用端的内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法进行分散，计算出过程密钥；利用过程密钥通过DES-CBC分散算法将相应电子钱包应用的相关参数加密成密文数据；

步骤3）处理请求：空圈平台解析上述请求命令，并根据解析结果验证电子钱包应用的合法性以及请求的有效性，验证通过后对相应的银行账户进行扣款，并将空圈交易指令下发给APP，APP将上述空圈交易指令添加蓝牙协议后通过蓝牙通道发送到智能穿戴设备上；空圈平台解析请求命令时，包括以下步骤：空圈平台提取出请求命令中的密文数据，添加上电子钱包芯片的序列号后发送给加密机；加密机根据其PIN码主密钥配合序列号获取对应的PIN码子密钥；利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的密文数据，获得明文数据；空圈平台验证该明文数据，验证通过后对相应的银行账户进行扣款，并将空圈交易指令下发给APP；空圈交易指令下发APP前需对其进行加密处理，加密方法为：将内置PIN码子密钥通过DES-ECB分散算法算出过程密钥；利用过程密钥配合DES-CBC分散算法将空圈交易指令加密成充值密文；

步骤4）响应请求：智能穿戴设备内的主控芯片接收到空圈交易指令后转发给电子钱包芯片，电子钱包芯片接收到空圈交易指令后，将处理结果返回给智能穿戴设备内的主控芯片，继而转发至APP；电子钱包芯片在接收到控制交易指令后，要对其进行解密，解密后完成对电子钱包芯片的充值过程，解密方法为：利用DES-ECB分散算法分散算出PIN码子密钥的过程密钥；利用DES-CBC分散算法解析出带有过程密钥的充值密文，获得充值明文；

步骤5）请求完成：APP接受到来自智能穿戴设备的处理结果一方面转发给空圈平台，另一方面将结果展现给用户。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，其特征在于，步骤3）中APP到空圈平台的数据传输过程、步骤4）空圈平台到APP的数据传输过程都需经过RSA非对称加密处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙传输通道实现电子钱包空中圈存的方法，其特征在于，所述电子钱包芯片上设置有ISO/IEC 7816接口，所述电子钱包芯片通过ISO/IEC7816接口响应空圈交易指令。