CN111194028A - 一种基于车辆的安全控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于车辆的安全控制方法，所述方法包括：由终端设备将用车请求和车辆标识信息发送给云服务器；云服务器根据车辆标识信息查表获取对应的蓝牙配对码并生成授权信息，将车辆标识信息、终端设备的公钥、车辆的公钥、授权信息打包，并采用云服务器的私钥加密签名以生成签名信息，然后将签名信息和蓝牙配对码发送给终端设备；终端设备基于蓝牙配对码与车辆进行蓝牙配对，并将签名信息发送给车辆；车辆用云服务器的公钥解密验签签名信息，待鉴别验签得到的信息有效后，终端设备与车辆进行双向身份认证和密钥协商；待认证通过后，车辆接收并执行终端设备的控制指令。本发明能够实现终端设备对无网络信号位置上车辆的安全控制。

Description

一种基于车辆的安全控制方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种基于车辆的安全控制方法。
背景技术
随着传统汽车及新能源车辆的智能化程度越来越高，不少厂家都推出了基于各种方法实现的车辆共享技术。这些技术可不依赖于传统的车辆实体钥匙，以软件等形式对车辆进行车门解锁、上锁、闪灯鸣笛、启动发动机等操控。从而克服了多人共同使用一辆车时，需配置多把实体钥匙的不便，且避免了无法对用车进行统一管理的隐患。
现有的车辆共享技术一般基于通信运营商的移动数据通信网络。即用车人通过用车终端(以App等形式作为交互载体)并不直接对车辆发送控制指令。用车人要操控车辆时，用车终端(App)通过移动数据网络与云端的管理平台进行通信，并发起控制车辆的具体指令的申请。管理平台对用车终端进行相应的权限判断和管理后，再通过移动数据网络对车辆转发相应的控制指令，从而实现对车辆的操控。
由于用车终端与云端管理平台、云端管理平台与车辆之间的交互极度依赖移动数据通信网络，因此用车人通过用车终端(App)操控车辆时，需要在移动数据通信网络良好的情况下才能完成。一旦车辆处于弱网络或者无网络环境中(如地下车库等)，功能就将大打折扣，甚至无法使用，影响可靠性。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提出了一种基于车辆的安全控制方法，所述方法包括：
由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息，并将所述第一签名信息发送给云服务器；
所述云服务器接收所述第一签名信息，并采用所述终端设备的公钥进行解密验签以得到用车请求和车辆标识信息；
所述云服务器根据所述车辆标识信息查表获取对应的蓝牙配对码，并根据所述用车请求生成授权信息，将所述车辆标识信息、终端设备的公钥、车辆的公钥、授权信息打包，并采用云服务器的私钥加密签名以生成第二签名信息；
所述云服务器采用所述终端设备的公钥加密所述第二签名信息和所述蓝牙配对码以生成第一密文信息，并将所述第一密文信息发送给所述终端设备；
所述终端设备接收所述第一密文信息，并采用自身的私钥进行解密以得到所述第二签名信息和所述蓝牙配对码；
所述终端设备基于所述蓝牙配对码与车辆进行蓝牙配对连接；
待配对成功后，所述终端设备将所述第二签名信息发送给所述车辆；
所述车辆接收到所述第二签名信息，并采用所述云服务器的公钥进行解密得到所述车辆标识信息、终端设备的公钥、授权信息；
所述车辆鉴别所述车辆标识信息是否与自身相匹配；
如匹配，则根据所述授权信息中的时限信息判断是否有效；
如有效，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商；
待认证通过后，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令。
进一步的，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥；所述云服务器预置有自身的公私钥对，所有车辆标识信息、蓝牙配对码和公钥，以及所有终端设备的公钥；所述车辆预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥。
进一步的，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商，具体包括：
所述终端设备随机生成kA，计算
Figure BDA0002260440010000031
所述终端设备将信息(IDA，pnbA，gA)发送给所述车辆，其中IDA为所述终端设备的身份标识，pnbA为所述终端设备的公钥；
所述车辆接收到信息(IDA，pnbA，gA)，然后生成一个随机数kB，计算
Figure BDA0002260440010000032
将信息(IDB，pnbB，gB)发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到信息(IDB，pnbB，gB)，计算
Figure BDA0002260440010000033
Figure BDA0002260440010000034
其中xA为所述终端设备的私钥，然后将gAB发送给所述车辆；
所述车辆接收到gAB，然后计算
Figure BDA0002260440010000035
Figure BDA0002260440010000036
其中xB为所述车辆的私钥；比较gAB和gAB是否相等，若gAB和gBA相等，则说明所述终端设备拥有公钥pnbA，验证了所述终端设备的身份并确定所述终端设备已正确计算出会话密钥kAB；计算
Figure BDA0002260440010000037
并将gAk发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到gAk信息，然后计算g′Ak＝(gA)kmod n，比较gAk和g`Ak是否相等，所gAk和g`Ak相等，说明所述车辆拥有公钥pnbB，验证了所述车辆的身份并确定所述车辆已正确计算出会话密钥kAB。
进一步的，在所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令之后，所述方法还包括：
所述终端设备向所述云服务器发送还车请求；
所述云服务器根据用车时段计算得到消费账单信息，并将所述消费账单信息反馈给所述终端设备；
所述终端设备通过第三方支付平台支付金额。
进一步的，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令，具体包括：
所述终端设备与所述车辆进行密钥协商以得到会话密钥；
所述终端设备生成控制指令并采用所述会话密钥加密以得到第二密文信息，将所述第二密文信息发送至所述车辆；
所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令；
所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作。
进一步的，所述授权信息包括时限信息、控制权限信息，其中所述时限信息包括允许用车的有效时间段。
进一步的，在所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令之后，所述方法还包括：
所述车辆判断所述控制指令是否落入所述控制权限信息内；
如果是，则所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作。
进一步的，所述控制指令包括打开车门锁指令、启动发动机指令、关闭车门锁指令的任意一种或几种；所述车辆标识信息包括车牌号、二维码、条形码的任意一种或几种。
进一步的，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备通过摄像头扫描所述车辆预设的位置以获取所述车辆标识信息。
进一步的，所述终端设备与所述云服务器进行网络通信，且网络通信方式包括3G、4G、5G的任意一种或几种。
本发明能够实现终端设备对无网络信号位置上车辆的安全控制，提升了用户使用车辆的便利程度，进一步推进了车辆租用行业的快速发展。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明基于车辆的安全控制方案的应用场景图；
图2示出了本发明一种基于车辆的安全控制方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请同时参阅图1和图2，本发明提出一种基于车辆的安全控制方法，所述方法包括：
由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息，并将所述第一签名信息发送给云服务器；
所述云服务器接收所述第一签名信息，并采用所述终端设备的公钥进行解密验签以得到用车请求和车辆标识信息；
所述云服务器根据所述车辆标识信息查表获取对应的蓝牙配对码，并根据所述用车请求生成授权信息，将所述车辆标识信息、终端设备的公钥、车辆的公钥、授权信息打包，并采用云服务器的私钥加密签名以生成第二签名信息；
所述云服务器采用所述终端设备的公钥加密所述第二签名信息和所述蓝牙配对码以生成第一密文信息，并将所述第一密文信息发送给所述终端设备；
所述终端设备接收所述第一密文信息，并采用自身的私钥进行解密以得到所述第二签名信息和所述蓝牙配对码；
所述终端设备基于所述蓝牙配对码与车辆进行蓝牙配对连接；
待配对成功后，所述终端设备将所述第二签名信息发送给所述车辆；
所述车辆接收到所述第二签名信息，并采用所述云服务器的公钥进行解密得到所述车辆标识信息、终端设备的公钥、授权信息；
所述车辆鉴别所述车辆标识信息是否与自身相匹配；
如匹配，则根据所述授权信息中的时限信息判断是否有效；
如有效，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商；
待认证通过后，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令。
需要说明的是，如果所述车辆鉴别所述车辆标识信息与自身不相匹配，则直接终止后续流程；如果所述车辆根据所述授权信息中的时限信息判断无效，例如，所述时限信息记录在8点前有效，然而所述车辆接收到时限信息时已为9点，则说明所述车辆接收到的第二签名信息为无效信息，所述车辆直接终止与终端设备的通信。
需要说明的是，在云服务器与终端设备之间，通过公钥加密私钥解密的方式，以确保所述云服务器与所述终端设备之间的通信安全，有效防止第三方窃取所述云服务器与所述终端设备之间的通信数据。
具体的，本发明的技术方案适用于车辆租用产业，所述终端设备可以为手机、IPAD、PC的任意一种或几种，但不限于此。所述云服务器可以具体为车辆租用平台。
在实际应用中，所述车辆可能放置在地下车库、隧道等无网络信号的位置，如果用户想要使用这些无网络信号位置上的车辆，则可以通过随身携带的手机扫描识别汽车的车牌号，并将用车请求和车牌号一起发送给车辆租用平台，然后车辆租用平台根据用车请求生成对应的授权信息，并将车牌号、手机的公钥、车辆的公钥、授权信息打包，并采用车辆租用平台自己的私钥加密签名以生成第二签名信息，由于车牌号和手机的公钥是被打包在一起进行签名的，也就是说车牌号和手机的公钥是绑定在一起的，只有拥有该公钥身份的手机才可以进行控制该车牌号的车辆，后续所述车辆只要验证对端的手机的公钥即可实现对手机的身份验证工作。车辆租用平台将第二签名信息和蓝牙配对码一起发送给手机，然后手机即可通过蓝牙配对码与车辆进行蓝牙通信。此时仅仅建立手机与车辆的蓝牙通信，但并不能使用手机控制车辆，因为车辆并不知道手机是否为拥有第二签名信息中的公钥身份的手机，为了进一步验证对端的手机确实是拥有该公钥身份的手机，则可以是手机与车辆基于各自的公私钥进行双向认证和密钥协商，待双向认证通过后，说明对端的手机的确拥有第二签名信息中的公钥身份，稍后车辆即可根据手机的控制指令做出相应的执行动作。
根据本发明的实施例，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥；所述云服务器预置有自身的公私钥对，所有车辆标识信息、蓝牙配对码和公钥，以及所有终端设备的公钥；所述车辆预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥。
根据本发明的实施例，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商，具体包括：
所述终端设备随机生成kA，计算
Figure BDA0002260440010000081
所述终端设备将信息(IDA，pnbA，gA)发送给所述车辆，其中IDA为所述终端设备的身份标识，pnbA为所述终端设备的公钥；
所述车辆接收到信息(IDA，pnbA，gA)，然后生成一个随机数kB，计算
Figure BDA0002260440010000082
将信息(IDB，pnbB，gB)发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到信息(IDB，pnbB，gB)，计算
Figure BDA0002260440010000083
Figure BDA0002260440010000084
其中xA为所述终端设备的私钥，然后将gAB发送给所述车辆；
所述车辆接收到gAB，然后计算
Figure BDA0002260440010000085
Figure BDA0002260440010000086
其中xB为所述车辆的私钥；比较gAB和gBA是否相等，若gAB和gBA相等，则说明所述终端设备拥有公钥pnbA，验证了所述终端设备的身份并确定所述终端设备已正确计算出会话密钥kAB；计算
Figure BDA0002260440010000091
并将gAk发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到gAk信息，然后计算g`Ak＝(gA)kmod n，比较gAk和g`Ak是否相等，所gAk和g`Ak相等，说明所述车辆拥有公钥pnbB，验证了所述车辆的身份并确定所述车辆已正确计算出会话密钥kAB。
需要说明的是，在认证过程进行之前，通信双方(终端设备和车辆)共享公开的n，g，e数值。身份为IDA的终端设备拥有公钥pnbA，私钥为自己秘密选择的xA。身份为IDB的车辆拥有公钥pnbB，私钥为自己秘密选择的xB。
根据本发明的实施例，在所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令之后，所述方法还包括：
所述终端设备向所述云服务器发送还车请求；
所述云服务器根据用车时段计算得到消费账单信息，并将所述消费账单信息反馈给所述终端设备；
所述终端设备通过第三方支付平台支付金额。
根据本发明的实施例，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令，具体包括：
所述终端设备与所述车辆进行密钥协商以得到会话密钥；
所述终端设备生成控制指令并采用所述会话密钥加密以得到第二密文信息，将所述第二密文信息发送至所述车辆；
所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令；
所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作。
需要说明的是，在所述终端设备与所述车辆蓝牙连接的基础上，进行密钥协商，以得到会话密钥，并通过会话密钥对所述终端设备与所述车辆之间传送的数据加密，以确保通信安全。
进一步的，所述授权信息包括时限信息、控制权限信息，其中所述时限信息包括允许用车的有效时间段。
进一步的，在所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令之后，所述方法还包括：
所述车辆判断所述控制指令是否落入所述控制权限信息内；
如果是，则所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作，如果不是，则所述车辆直接终止与所述终端设备的蓝牙通信。
优选的，所述控制指令包括打开车门锁指令、启动发动机指令、关闭车门锁指令的任意一种或几种；所述车辆标识信息包括车牌号、二维码、条形码的任意一种或几种。但不限于此。
根据本发明的实施例，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备通过摄像头扫描所述车辆预设的位置以获取所述车辆标识信息。
根据本发明的实施例，所述终端设备与所述云服务器进行网络通信，且网络通信方式包括3G、4G、5G的任意一种或几种。
本发明能够实现终端设备对无网络信号位置上车辆的安全控制，提升了用户使用车辆的便利程度，进一步推进了车辆租用行业的快速发展。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：
由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息，并将所述第一签名信息发送给云服务器；
所述云服务器接收所述第一签名信息，并采用所述终端设备的公钥进行解密验签以得到用车请求和车辆标识信息；
所述云服务器根据所述车辆标识信息查表获取对应的蓝牙配对码，并根据所述用车请求生成授权信息，将所述车辆标识信息、终端设备的公钥、车辆的公钥、授权信息打包，并采用云服务器的私钥加密签名以生成第二签名信息；
所述云服务器采用所述终端设备的公钥加密所述第二签名信息和所述蓝牙配对码以生成第一密文信息，并将所述第一密文信息发送给所述终端设备；
所述终端设备接收所述第一密文信息，并采用自身的私钥进行解密以得到所述第二签名信息和所述蓝牙配对码；
所述终端设备基于所述蓝牙配对码与车辆进行蓝牙配对连接；
待配对成功后，所述终端设备将所述第二签名信息发送给所述车辆；
所述车辆接收到所述第二签名信息，并采用所述云服务器的公钥进行解密得到所述车辆标识信息、终端设备的公钥、授权信息；
所述车辆鉴别所述车辆标识信息是否与自身相匹配；
如匹配，则根据所述授权信息中的时限信息判断是否有效；
如有效，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商；
待认证通过后，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥；所述云服务器预置有自身的公私钥对，所有车辆标识信息、蓝牙配对码和公钥，以及所有终端设备的公钥；所述车辆预置有自身的公私钥对，以及所述云服务器的公钥。
3.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述终端设备与所述车辆进行双向身份认证和密钥协商，具体包括：
所述终端设备随机生成kA，计算
Figure FDA0002260437000000021
所述终端设备将信息(IDA，pnbA，gA)发送给所述车辆，其中IDA为所述终端设备的身份标识，pnbA为所述终端设备的公钥；
所述车辆接收到信息(IDA，pmbA，gA)，然后生成一个随机数kB，计算
Figure FDA0002260437000000022
将信息(IDB，pnbB，gB)发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到信息(IDB，pnbB，gB)，计算
Figure FDA0002260437000000023
Figure FDA0002260437000000024
其中xA为所述终端设备的私钥，然后将gAB发送给所述车辆；
所述车辆接收到gAB，然后计算
Figure FDA0002260437000000025
Figure FDA0002260437000000026
其中xB为所述车辆的私钥；比较gAB和gBA是否相等，若gAB和gBA相等，则说明所述终端设备拥有公钥pnbA，验证了所述终端设备的身份并确定所述终端设备已正确计算出会话密钥kAB；计算
Figure FDA0002260437000000027
并将gAk发送给所述终端设备；
所述终端设备接收到gAk信息，然后计算g`Ak＝(gA)kmodn，比较gAk和g`Ak是否相等，所gAk和g`Ak相等，说明所述车辆拥有公钥pnbB，验证了所述车辆的身份并确定所述车辆已正确计算出会话密钥kAB。
4.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，在所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令之后，所述方法还包括：
所述终端设备向所述云服务器发送还车请求；
所述云服务器根据用车时段计算得到消费账单信息，并将所述消费账单信息反馈给所述终端设备；
所述终端设备通过第三方支付平台支付金额。
5.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述车辆接收并执行所述终端设备的控制指令，具体包括：
所述终端设备与所述车辆进行密钥协商以得到会话密钥；
所述终端设备生成控制指令并采用所述会话密钥加密以得到第二密文信息，将所述第二密文信息发送至所述车辆；
所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令；
所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作。
6.根据权利要求5所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述授权信息包括时限信息、控制权限信息，其中所述时限信息包括允许用车的有效时间段。
7.根据权利要求6所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，在所述车辆接收到所述第二密文信息并采用所述会话密钥进行解密得到所述控制指令之后，所述方法还包括：
所述车辆判断所述控制指令是否落入所述控制权限信息内；
如果是，则所述车辆根据所述控制指令做出相应的执行动作。
8.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述控制指令包括打开车门锁指令、启动发动机指令、关闭车门锁指令的任意一种或几种；所述车辆标识信息包括车牌号、二维码、条形码的任意一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，由终端设备采用自身的私钥对用车请求和车辆标识信息进行加密签名以生成第一签名信息之前，所述方法还包括：
所述终端设备通过摄像头扫描所述车辆预设的位置以获取所述车辆标识信息。
10.根据权利要求1所述的一种基于车辆的安全控制方法，其特征在于，所述终端设备与所述云服务器进行网络通信，且网络通信方式包括3G、4G、5G的任意一种或几种。
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