CN112291773B - 一种认证器及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种认证器及其通信方法，属于通信技术领域。该方法包括：认证器上电，进入连接模式；扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，获取第一密钥对第一客户端标识进行验证，验证成功则生成第二认证器标识和第二会话密钥，通知对第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据；认证器接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，与客户端进行握手、加密通信操作。本发明能够确保传输过程中数据不被窃取，提高了传输过程中的数据安全性，从而保证了用户的利益。

Description

一种认证器及其通信方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种认证器及其通信方法。
背景技术
现有技术中，标准蓝牙都采用系统级配对，即一方蓝牙设备与另一方蓝牙设备间的配对，这种配对方式主要存在以下缺陷：一方面，配对后设备上的所有应用都可以使用另一方蓝牙设备传输的数据，导致数据不安全；另一方面，对应用UI来说很不友好，连接过程中从设备完全是被动连接，没法选择主设备；此外，还存在有些蓝牙设备间的连接过程甚至不需要进行配对即可通信，这些连接方式极易造成敏感数据被窃取，安全性低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种认证器及其通信方法。
一方面，本发明提供的一种认证器的通信方法，该方法包括：
步骤S1、认证器上电，进入连接模式；
步骤S2、所述认证器扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，获取自身存储的第一密钥，根据所述第一密钥对所述第一客户端标识进行验证，若验证成功则执行步骤S3，若验证失败则重新扫描广播数据；
步骤S3、所述认证器根据所述第一密钥生成第二认证器标识，获取与所述第一密钥对应的第二密钥，根据所述第二密钥生成第二会话密钥，通知对所述第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据；
步骤S4、所述认证器接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与所述客户端建立蓝牙连接，等待接收所述客户端发送的握手命令，当接收到所述握手命令时，执行步骤S5；
步骤S5、所述认证器获取握手命令中的客户端数据和客户端数据摘要值，通过所述第二会话密钥计算得到第二握手密钥，通过所述第二握手密钥、所述客户端数据和所述客户端数据摘要值对所述客户端数据进行验证，验证成功则通过所述第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值，向所述客户端发送包括所述认证器数据和所述认证器数据摘要值的握手响应，执行步骤S6；
步骤S6、所述认证器等待接收所述客户端发送的操作命令，当接收到所述操作命令时，执行步骤S7；
步骤S7、所述认证器获取所述操作命令中的加密数据，通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥，通过所述第二加密密钥对所述加密数据进行解密得到操作数据，根据操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过所述第二加密密钥对所述操作结果数据进行计算得到操作响应数据，向所述客户端发送包括所述操作响应数据的操作响应。
另一方面，本发明提供一种认证器，该认证器包括：
上电处理模块，用于上电，进入连接模式；
扫描模块，用于扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识；
获取模块，用于获取自身存储的第一密钥；
第一验证模块，用于根据所述第一密钥对所述第一客户端标识进行验证；
第一生成模块，用于根据所述第一密钥生成第二认证器标识；
所述获取模块，还用于获取与所述第一密钥对应的第二密钥；
第二生成模块，用于根据所述第二密钥生成第二会话密钥；
通知模块，用于通知对所述第一客户端标识验证成功；
广播模块，用于停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据；
所述获取模块，还用于根据所述握手命令获取所述客户端数据和所述客户端数据摘要值；
第三生成模块，用于通过所述第二会话密钥计算得到第二握手密钥；
第二验证模块，用于根据所述第二握手密钥、所述客户端数据和所述客户端数据摘要值对所述客户端数据进行验证；
第四生成模块，用于通过所述第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值；
发送模块，用于向所述客户端发送包括所述认证器数据和所述认证器数据摘要值的握手响应；
获取模块，还用于获取所述操作命令中的加密数据；
第五生成模块，用于通过所述第二会话密钥计算得到第二加密密钥；
解密处理模块，用于通过所述第二加密密钥对所述加密数据进行解密得到操作数据，根据操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过所述第二加密密钥对所述操作结果数据进行计算得到操作响应数据；
所述第二发送模块，还用于向所述客户端发送包括所述操作响应数据的操作响应。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明在设备间蓝牙连接的基础上，通过认证器与客户端建立应用级别的蓝牙配对连接，且在连接过程中认证器进行双向广播扫描认证，认证成功建立蓝牙连接后根据会话密钥生成加密密钥，通过加密密钥对通信过程中的数据进行加密传输，以确保传输过程中数据不被窃取，采用本发明提供的方法，提高了传输过程中的数据安全性，从而保证了用户的利益。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种认证器的通信方法流程图；
图2、图3是本发明实施例2提供的一种认证器的通信方法流程图；
图4是本发明实施例3提供的一种认证器设备框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种认证器的通信方法，该方法适用于包括客户端和认证器的系统，其中，客户端为安装在具有蓝牙功能的移动终端中的应用程序，认证器具有蓝牙功能。
如图1所示，该方法包括：
步骤101、认证器上电，进入连接模式；
步骤102、认证器扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，获取自身存储的第一密钥，根据第一密钥对第一客户端标识进行验证，若验证成功执行步骤103，若验证失败则重新扫描广播数据；
步骤103、认证器根据第一密钥生成第二认证器标识，获取与第一密钥对应的第二密钥，根据第二密钥生成第二会话密钥，通知对第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括第二认证器标识的广播数据；
步骤104、认证器接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，等待接收客户端发送的握手命令，当接收到握手命令时，执行步骤105；
步骤105、认证器通过第二会话密钥计算得到第二握手密钥，获取握手命令中的客户端数据和客户端数据摘要值，通过第二握手密钥、客户端数据和客户端数据摘要值对客户端数据进行验证，验证成功则通过第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值，向客户端发送包括认证器数据和认证器数据摘要值的握手响应；
步骤106、认证器等待接收客户端发送的操作命令，当接收到操作命令时，执行步骤107；
步骤107、认证器获取操作命令中的加密数据，通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥，通过第二加密密钥对加密数据进行解密得到操作数据，根据操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过第二加密密钥对操作结果数据进行计算得到操作响应数据，向客户端发送包括操作响应数据的操作响应。
可选地，在本实施例中，进入连接模式之前还包括：认证器判断启动模式，当启动模式为第一模式则进入连接模式，当启动模式为第二模式则进入配对模式；
当进入配对模式时，该方法还包括：
步骤a1、认证器接收客户端发送的扩展项注册命令，获取扩展项注册命令中的客户端公钥和客户端版本号，生成认证器密钥对，根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数；
步骤a2、认证器获取自身存储的第一预置数据，根据客户端公钥、认证器密钥对中的认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第一参数生成初始配对密钥，对初始配对密钥进行拆分得到第一密钥和第二密钥，并将第一密钥和第二密钥对应存储；
步骤a3、认证器向客户端发送扩展项注册响应，响应中包括认证器公钥和客户端版本号，进入连接模式。
优选的，在本实施例中，进入配对模式之前还包括：认证器与客户端所在的移动终端建立设备间的蓝牙连接；
具体地，步骤a3中，进入连接模式之前还包括：断开设备间蓝牙连接。
可选的，在本实施例中，根据第一密钥对获取的客户端标识进行验证，具体为：认证器获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过第一密钥对第一预设字段和第一随机数进行计算得到第二数据，判断第二数据与第一数据是否相同，是则验证成功，否则验证失败。
可选的，在本实施例中，认证器根据第一密钥生成第二认证器标识，具体为：认证器获取自身存储的第二预设字段，将第一客户端标识和第二预设字段顺序拼接，按照第四预设算法通过第一密钥对第一客户端标识和第二预设字段进行计算得到第四数据，获取第四数据中预设字节作为第二认证器标识。
可选的，在本实施例中，根据第二密钥生成第二会话密钥，具体为：认证器获取自身存储的第一预置数据和第一客户端标识中的第一随机数，按照第三预设算法通过第二密钥对第一随机数和第一预置数据进行计算得到第二会话密钥。
可选的，在本实施例中，认证器通过第二会话密钥计算得到第二握手密钥，具体为：认证器获取第二随机数和自身存储的第二预置数据，按照第三预设算法通过第二会话密钥对第二随机数和第二预置数据进行计算得到第二握手密钥。
可选的，在本实施例中，步骤103中，通知对第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括第二认证器标识的广播数据，具体包括：认证器向客户端发送建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，当蓝牙连接断开时，广播包括第二认证器标识的广播数据。
优选的，在本实施例中，认证器与客户端建立蓝牙连接之后还包括：认证器将第一唯一标识地址发送给客户端，接收客户端发送的第二唯一标识地址；
其中，广播数据中还包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址。
可选的，在本实施例中，步骤103中，通知对第一客户端标识验证成功，具体包括：认证器通过提示模块提示用户将客户端的广播状态切换为扫描状态。
实施例2
本实施例提供一种认证器的通信方法，该方法适用于包括客户端和认证器的系统，其中，客户端为安装在具有蓝牙功能的移动终端中的应用程序，认证器具有蓝牙功能；
如图2、3所示，该方法包括：
步骤201、认证器上电，判断启动模式，当启动模式为第二模式则进入配对模式，执行步骤202，当启动模式为第一模式则进入连接模式，执行步骤206；
在本实施例中，认证器上电具体为：当认证器接的按键被用户按下时认证器上电；
其中，启动模式具体为按键触发的类型；
具体地，判断启动模式具体包括：认证器判断按键类型，若按键类型为第一类型则进入连接模式，若按键类型为第二类型则进入配对模式；
具体地，按键类型包括短按键和长按键；其中，短按键为第一类型，长按键为第二类型；
更具体地，认证器判断按键类型具体包括：认证器根据按键时长阈值和按键被按下的持续时长判断按键类型，若按键被按下的持续时长超过按键阈值，则按键类型为长按键，若按键被按下的持续时长未超过按键阈值，则按键类型为短按键。
步骤202、认证器等待接收客户端发送的扩展项注册命令，当接收到客户端发送的扩展项注册命令时，执行步骤203；
在本实施例中，步骤202还包括：认证器判断接收到的命令是否为扩展项注册命令，如果是，执行步骤203，否则，不做任何处理。
在本实施例中，202之前还包括，认证器与客户端所在的移动终端建立设备间的蓝牙连接；
在本实施例中，认证器接收到的扩展项注册命令是符合标准蓝牙协议的数据，具体是客户端通过客户端所在的移动终端与认证器建立的蓝牙连接传输层进行发送的。
例如，扩展项注册命令具体为：
dictionary CableRegistrationData {
required sequence<long> versions; required BufferSource rpPublicKey;
}；
步骤203、认证器获取扩展项注册命令中的客户端公钥和客户端版本号，生成认证器密钥对，根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数；
在本实施例中，根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数具体包括：认证器按照第二预设算法根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数；
在本实施例中，认证器生成认证器密钥对具体为：认证器按照第一预设算法生成认证器密钥对；认证器密钥对具体包括认证器私钥和认证器公钥；
其中，第一预设算法具体为生成密钥对的算法，认证器和客户端使用相同的算法生成密钥对；
其中，第二预设算法具体为ECDH算法；
具体地，认证器按照第二预设算法根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数具体为：认证器使用认证器私钥与客户端公钥做相乘运算得到乘积结果，将乘积结果中的前32字节作为第一参数；
例如，客户端公钥为：
5F164D70138A35F67FAAEF38E7D4A8C9249A6C8830A4A46C9844B617E9AD15AD3E2BC019CB3984A24AB2173033C9615FBD58542739957227510060CA97F1A2E7；
客户端版本号为：“00000001”；
第一预设算法为：ECC-256；
认证器公钥为：
CCF146DD3FF87173845A576973664EB2BB80861CA10A656ADC526B4075FA06EE52B4A7C65B12CA572441D2354B08E8172BC296925ADEF8E898BCD5FA1189467B；
认证器私钥为：
4C5CD1D426794EB72CBE05D83B9799E48161D7FBFDE4D6B2FFB76A9662C5CFC5；
认证器使用认证器私钥与客户端公钥做相乘运算得到乘积结果为：
8BD9B24EE678018E1CC6C487A55FF3774765F8AB2AF43BDD101F03E172181D1718D86A26245A9808CA09E3048497939D1F314825660DCB14DBEF1F0F6EE619B9；
第一参数为：
8BD9B24EE678018E1CC6C487A55FF3774765F8AB2AF43BDD101F03E172181D17；
步骤204、认证器获取自身存储的第一预置数据，根据客户端公钥、认证器密钥对中的认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第一参数生成初始配对密钥，对初始配对密钥进行拆分得到第一密钥和第二密钥，并将第一密钥和第二密钥对应存储；
在本实施例中，根据客户端公钥、认证器密钥对中的认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第一参数生成初始配对密钥具体为：认证器按照第三预设算法根据客户端公钥、认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第一参数生成初始配对密钥；
在本实施例中，认证器按照第三预设算法根据客户端公钥、认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第一参数生成初始配对密钥具体为：认证器获取第一预置数据，将客户端版本号、客户端公钥和认证器公钥顺序连接并进行哈希摘要计算得到盐值，将第一参数作为密钥按照第三预设算法对盐值和第一预置数据进行计算得到初始配对密钥；
在本实施例中，还包括：认证器将第一密钥和第二密钥对应存储在初始配对密钥列表中；
其中，得到的初始配对密钥的长度为32字节，将前16字节作为第一密钥，后16字节作为第二密钥；
例如，第一预置数据为ASCII字符串"FIDO caBLE v1 pairing data"；
第三预设算法为：（HKDF-SHA-256）；
认证器将客户端版本号、客户端公钥和认证器公钥顺序连接为：000000015F164D70138A35F67FAAEF38E7D4A8C9249A6C8830A4A46C9844B617E9AD15AD3E2BC019CB3984A24AB2173033C9615FBD58542739957227510060CA97F1A2E7CCF146DD3FF87173845A576973664EB2BB80861CA10A656ADC526B4075FA06EE52B4A7C65B12CA572441D2354B08E8172BC296925ADEF8E898BCD5FA1189467B；
将第一参数作为密钥按照第三预设算法对盐值和第一预置数据进行计算得到初始配对密钥为：
8BD9B24EE678018E1CC6C487A55FF3774765F8AB2AF43BDD101F03E172181D17；
对初始配对密钥进行拆分得到第一密钥为：
039A77D14CD5077E9DEA7C5B344E1CB35A50433540E55792A2D64BE31571E883；
对初始配对密钥进行拆分得到第二密钥为：
B66209F7436B16AD3CA177970A266E89A3964B4DEFC9FB9A15665CC1C6C31087；
步骤205、认证器向客户端发送扩展项注册响应，进入连接模式，执行步骤206；
在本实施例中，认证器向客户端发送的扩展项注册响应中包括认证器公钥和客户端版本号；
例如，向客户端发送扩展项注册响应具体为：
CableRegistration = {
version: int,
maxVersion: int,
authenticatorPublicKey: bytes,
}；
在本实施例中，进入连接模式之前还包括：断开设备间蓝牙连接，
步骤206、认证器扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，获取自身存储的第一密钥，根据第一密钥对第一客户端标识进行验证，若验证成功执行步骤207，若验证失败则重新扫描广播数据；
在本实施例中，执行步骤206之前还包括：认证器开启扫描；
可选的，在本实施例中，根据第一密钥对第一客户端标识进行验证，具体为：认证器获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过第一密钥对第一预设字段和第一随机数进行计算得到第二数据，判断第二数据与第一数据是否相同，是则验证成功，否则验证失败。
具体地，认证器获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过第一密钥对第一预设字段和第一随机数进行计算得到第二数据，判断第二数据与第一数据是否相同具体为：认证器获取第一客户端标识的前8个字节作为第一随机数，获取后8个字节作为第一数据，按照第四预设算法通过第一密钥对第一预设字段和第一随机数进行计算得到第二数据，判断第二数据与第一数据是否相同，是则验证成功，否则验证失败；
在本实施例中，步骤206具体包括：认证器扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，顺次获取自身存储的初始配对密钥列表中的第一密钥，根据获取到的第一密钥对第一客户端标识进行验证，若验证成功则根据获取到的对所述第一客户端标识验证成功的第一密钥生成第二认证器标识，获取与所述第一密钥对应的第二密钥，根据第二密钥生成第二会话密钥，执行步骤303，若初始配对密钥列表中的全部第一密钥对所述第一客户端标识进行验证均失败则重新扫描广播数据；
例如，第一客户端标识clientEid为：
EB59387103AF03A546D62B1364719F61；
第一随机数为：EB59387103AF03A5；
第一数据为：46D62B1364719F61；
第一预设字段为：“client”；
第四预设算法具体为：(HMAC-SHA256)；
步骤207、认证器根据第一密钥生成第二认证器标识，获取与第一密钥对应的第二密钥，根据第二密钥生成第二会话密钥，通知对第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括第二认证器标识的广播数据；
在本实施例中，认证器根据第一密钥生成第二认证器标识，具体为：认证器获取自身存储的第二预设字段，将第一客户端标识和第二预设字段顺序拼接，按照第四预设算法通过第一密钥对第一客户端标识和第二预设字段进行计算得到第四数据，获取第四数据中预设字节作为第二认证器标识；
具体地，获取第四数据中预设字节作为第二认证器标识具体为：认证器获取第四数据中的前16个字节作为第二认证器标识；
优选的，在本实施例中，根据第二密钥生成第二会话密钥，具体为：认证器获取自身存储的第一预置数据，按照第三预设算法通过第二密钥对第一随机数和第一预置数据进行计算得到第二会话密钥。
可选的，在本实施例中，步骤207中，通知对第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括第二认证器标识的广播数据，具体包括：认证器向客户端发送建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，当蓝牙连接断开时，广播包括第二认证器标识的广播数据。
优选的，在本实施例中，认证器与客户端建立蓝牙连接之后还包括：认证器将第一唯一标识地址发送给客户端，接收客户端发送的第二唯一标识地址；
其中，广播数据中还包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址。
进一步优选的，当蓝牙连接断开时具体为：认证器向客户端发送断开蓝牙连接请求，接收断开响应；
进一步优选的，当蓝牙连接断开时具体为：认证器接收客户端发送的断开蓝牙连接请求，向客户端返回断开响应；
可选的，在本实施例中，步骤207中，通知对第一客户端标识验证成功，具体包括：认证器通过提示模块提示用户将客户端的广播状态切换为扫描状态。
在本实施例中，认证器按照预设广播格式进行广播数据，具体地，第二认证器标识是存放在广播数据的数据项中，具体存放在Service Data项中；
例如，第二预设字段为：“authenticator”；
第二认证器标识authenticatorEid为：
4C7202F777505528DDF467D11BA1CC5F；
第二会话密钥sessionPreKey为：
E93BCD54F6726C30DE871348C44C0D85726796900F8A2C035DF6CE7C11F4498E；
步骤208、认证器接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，等待接收客户端发送的握手命令，当接收到握手命令时，执行步骤209；
可选地，在本实施例中，步骤208之前具体包括：客户端停止广播，开始扫描包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址的广播数据，对扫描到的广播数据进行解析获取第二认证器标识，对第二认证器标识进行验证，若验证成功则向认证器发送建立蓝牙连接请求，与认证器建立蓝牙连接，若验证失败则结束。
在本实施例中，步骤208还包括：认证器判断接收到的命令是否为握手命令，如果是，执行步骤209，否则，断开蓝牙连接。
步骤209、认证器获取握手命令中的客户端数据和客户端数据摘要值，通过第二会话密钥计算得到第二握手密钥，通过第二握手密钥、客户端数据和客户端数据摘要值对客户端数据进行验证，验证成功则通过第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值，向客户端发送包括认证器数据和认证器数据摘要值的握手响应；
可选的，在本实施例中，认证器通过第二会话密钥计算得到第二握手密钥，具体为：认证器获取第二随机数和自身存储的第二预置数据，按照第三预设算法通过第二会话密钥对第二随机数和第二预置数据进行计算得到第二握手密钥。
在本实施例中，认证器获取第二随机数具体为：认证器获取第一随机数作为第二随机数；
具体地，通过第二握手密钥、客户端数据和客户端数据摘要值对客户端数据进行验证具体为：认证器按照第四预设算法通过握手密钥对客户端数据进行计算得到客户端数据摘要值，判断计算得到的客户端数据摘要值与接收到的客户端数据摘要值是否相同，是则验证成功，否则验证失败；
在本实施例中，通过第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值具体为：认证器生成第三随机数，将客户端版本号、认证器预设字段和第三随机数作为认证器数据，按照第四预设算法通过第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值；
具体地，认证器数据包括：客户端版本、认证器预设字段和认证器生成的16字节的第三随机数；
例如，第二预置数据为ASCII字符串" FIDO caBLE v1 handshakeKey "；
得到的第二握手密钥为：
31454C6E1BB6A9D64790C9B1FD1372F85F5DC09072B398317FF0760EACE009A5；
第三随机数为：935337A931634E9C22C8EEB080827DF3；
认证器预设字段为：
6361424C45763161757468656E74696361746F7268656C6C6F；
认证器数据为：
6361424C45763161757468656E74696361746F7268656C6C6F935337A931634E9C22C8EEB080827DF3；
认证器数据摘要值为：07808B071C8E69DF1F1BFD13D52F39B8；
步骤210、认证器等待接收客户端发送的操作命令，当接收到操作命令时，执行步骤211；
步骤211、认证器获取操作命令中的加密数据，通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥，通过第二加密密钥对加密数据进行解密得到操作数据，根据操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过第二加密密钥对操作结果数据进行计算得到操作结果响应数据，向客户端发送包括操作响应数据的操作响应。
在本实施例中，认证器通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥具体为：认证器获取第一随机数、客户端数据中的第四随机数、自身存储的第三预置数据和第三随机数，按照第三预设算法通过第二会话密钥对第一随机数、客户端数据中的第四随机数、第三随机数和第三预置数据进行计算得到第二加密密钥；
具体地，按照第三预设算法通过第二会话密钥对第一随机数、客户端数据中的第四随机数、第三随机数和第三预置数据进行计算得到第二加密密钥具体为：认证器对第一随机数、客户端数据中的第四随机数和第三随机数做哈希计算得到哈希值，通过第二会话密钥对计算得到的哈希值和第三预置数据计算得到第二加密密钥；
具体地，通过第二会话密钥对计算得到的哈希值和第三预置数据计算得到第二加密密钥具体为：认证器按照第三预设算法通过第二会话密钥对计算得到的哈希值和第三预置数据计算得到第二加密密钥；
在本实施例中，向客户端发送包括操作响应数据的操作响应具体包括：认证器获取计数器计数值，生成消息随机数，通过第二加密密钥对消息随机数、待加密数据、数据头进行计算得到加密数据，将计数值、数据头、消息随机数和加密数据进行组合得到操作结果响应数据，将操作结果响应数据发送给客户端；
在本实施例中，认证器通过第二加密密钥对消息随机数、待加密数据、数据头进行计算得到加密数据具体为：认证器按照第五预设算法通过第二加密密钥对消息随机数、待加密数据、数据头进行计算得到加密数据；
具体地，消息随机数具体为：第一随机数、计数值和预设字段counter的组合；
数据头具体为header，若发送方是客户端则数据头header具体为cmd，若发送方是认证器则数据头header具体为STAT；其中，STAT具体是FIDO BLE传输协议中的STAT字节；
第五预设算法具体为：AES256-GCM；
其中， 计数器具体为24位消息计数器；客户端侧和认证器侧的计数器初始化均为零，每次发送消息后同时递增；
例如，计数值为：0x00（客户端）或者0x01（认证器）；
数据头header=cmd，或者header=STAT；
消息随机数messageNonce = nonce (8 bytes) || Sender (1 byte) ||Counter (3 bytes)；
加密数据chiperDATA = AES256-GCM(key=sessionKey, nonce=messageNonce,plaintext=DATA', additionalData=Header, taglength=128)；
假设Plaintext = 0808080808080808，
messageNonce= EB59387103AF03A501000001 ，
sessionKey = 6D0D20CDFB8A55613AF009D804262CC673A78E1E4293D1E1BF83BC7A54867ECC ；
则计算得到chiperdata=44 C6 F2 7E BC 14 9F 49 EE 88 29 DB 60 E4 70 D0；
将计数值、数据头、消息随机数和加密数据进行组合得到操作响应数据具体为：0x01+cmd+messagenonce+chiperdata。
在本实施例中，若认证器无法解密客户端发送的加密数据则断开连接，同样地，若客户端无法解密认证器发送的加密数据则断开连接。
例如，第三预置数据为：ASCII字符串"FIDO caBLE v1 sessionKey"；
第二加密密钥为：
6D0D20CDFB8A55613AF009D804262CC673A78E1E4293D1E1BF83BC7A54867ECC。
实施例3
本发明实施例3提供了一种认证器，如图4所示，该认证器包括：
上电处理模块11，用于上电，进入连接模式；
扫描模块12，用于扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识；
获取模块13，用于获取自身存储的第一密钥；
第一验证模块14，用于根据第一密钥对第一客户端标识进行验证；
第一生成模块15，用于根据第一密钥生成第二认证器标识；
获取模块13，还用于获取与第一密钥对应的第二密钥；
第二生成模块16，用于根据第二密钥生成第二会话密钥；
通知模块17，用于通知对第一客户端标识验证成功；
广播模块18，用于停止扫描并广播包括第二认证器标识的广播数据；
接收模块19，用于接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与客户端建立蓝牙连接，等待接收客户端发送的握手命令；
获取模块13，还用于根据握手命令获取客户端数据和客户端数据摘要值；
第三生成模块20，用于通过第二会话密钥计算得到第二握手密钥；
第二验证模块21，用于根据第二握手密钥、客户端数据和客户端数据摘要值对客户端数据进行验证；
第四生成模块22，用于通过第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值；
发送模块23，用于向客户端发送包括认证器数据和认证器数据摘要值的握手响应；
获取模块13，还用于获取操作命令中的加密数据；
第五生成模块24，用于通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥；
解密处理模块25，用于通过第二加密密钥对加密数据进行解密得到操作数据，根据操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过第二加密密钥对操作结果数据进行计算得到操作响应数据；
发送模块23，还用于向客户端发送包括操作响应数据的操作响应。
在本实施例中，可选地，该认证器还包括：
判断处理模块，用于判断启动模式；
第二获取生成模块，用于获取扩展项注册命令中的客户端公钥和客户端版本号，生成认证器密钥对，根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第二参数；
第二获取生成模块，还用于获取自身存储的第一预置数据，根据客户端公钥、认证器密钥对中的认证器公钥、客户端版本号、第一预置数据和第二参数生成初始配对密钥，对初始配对密钥进行拆分得到第一密钥和第二密钥，并将第一密钥和第二密钥对应存储；
发送模块，还用于向客户端发送扩展项注册响应，响应中包括认证器公钥和客户端版本号。
在本实施例中，可选地，第一验证模块14具体用于获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过第一密钥对第一预设字段和第一随机数进行计算得到第二数据，判断第二数据与第一数据是否相同。
在本实施例中，可选地，第一生成模块15具体用于获取自身存储的第二预设字段，将第一客户端标识和第二预设字段顺序拼接，按照第四预设算法通过第一密钥对第一客户端标识和第二预设字段进行计算得到第四数据，获取第四数据中预设字节作为第二认证器标识。
在本实施例中，可选地，第二生成模块16具体用于获取自身存储的第一预置数据和第一客户端标识中的第一随机数，按照第三预设算法通过第二密钥对第一随机数和第一预置数据进行计算得到第二会话密钥。
在本实施例中，可选地，第三生成模块20具体用于获取第二随机数和自身存储的第二预置数据，按照第三预设算法通过第二会话密钥对第二随机数和第二预置数据进行计算得到第二握手密钥。
在本实施例中，可选地，通知模块17具体用于与客户端建立蓝牙连接，当蓝牙连接断开时，触发广播模块。
优选地，认证器还包括发送接收模块；发送接收模块用于将第一唯一标识地址发送给客户端，接收客户端发送的第二唯一标识地址；
广播模块广播的数据中还包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址。
在本实施例中，可选地，通知模块17具体用于通过提示模块提示用户将客户端的广播状态切换为扫描状态。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明基于设备间蓝牙连接的基础上，通过采用认证器与客户端建立应用级别的蓝牙配对连接，且在连接过程中认证器进行双向广播扫描认证，认证成功连接后根据协商密钥生成加密密钥，通过加密密钥对通信过程中的数据进行加密传输，以确保传输过程中数据不被窃取，采用本发明提供的方法，提高了传输过程中的数据安全性，从而保证了用户的利益。
以上对本发明所提供的一种认证器及其通信方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种认证器的通信方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1、认证器上电，进入连接模式；
步骤S2、所述认证器扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识，获取自身存储的第一密钥，根据所述第一密钥对所述第一客户端标识进行验证，若验证成功则执行步骤S3，若验证失败则重新扫描广播数据；
步骤S3、所述认证器根据所述第一密钥生成第二认证器标识，获取与所述第一密钥对应的第二密钥，根据所述第二密钥生成第二会话密钥，通知对所述第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据；
步骤S4、所述认证器接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与所述客户端建立蓝牙连接，等待接收所述客户端发送的握手命令，当接收到所述握手命令时，执行步骤S5；
步骤S5、所述认证器获取握手命令中的客户端数据和客户端数据摘要值，通过所述第二会话密钥计算得到第二握手密钥，通过所述第二握手密钥、所述客户端数据和所述客户端数据摘要值对所述客户端数据进行验证，验证成功则通过所述第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值，向所述客户端发送包括所述认证器数据和所述认证器数据摘要值的握手响应，执行步骤S6；
步骤S6、所述认证器等待接收所述客户端发送的操作命令，当接收到所述操作命令时，执行步骤S7；
步骤S7、所述认证器获取所述操作命令中的加密数据，通过第二会话密钥计算得到第二加密密钥，通过所述第二加密密钥对所述加密数据进行解密得到操作数据，根据所述操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过所述第二加密密钥对所述操作结果数据进行计算得到操作响应数据，向所述客户端发送包括所述操作响应数据的操作响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进入连接模式之前还包括：
所述认证器判断启动模式，当启动模式为第一模式则进入连接模式，当启动模式为第二模式则进入配对模式；
所述进入配对模式时，所述方法还包括：
步骤A1、所述认证器接收客户端发送的扩展项注册命令，获取扩展项注册命令中的客户端公钥和客户端版本号，生成认证器密钥对，根据客户端公钥和认证器密钥对中的认证器私钥生成第一参数；
步骤A2、所述认证器获取自身存储的第一预置数据，根据所述客户端公钥、所述认证器密钥对中的认证器公钥、所述客户端版本号、所述第一预置数据和所述第一参数生成初始配对密钥，对所述初始配对密钥进行拆分得到第一密钥和第二密钥，并将所述第一密钥和所述第二密钥对应存储；
步骤A3、所述认证器向所述客户端发送扩展项注册响应，所述响应中包括所述认证器公钥和所述客户端版本号，进入连接模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一密钥对所述第一客户端标识进行验证，具体为：所述认证器获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过所述第一密钥对所述第一预设字段和所述第一随机数进行计算得到第二数据，判断所述第二数据与所述第一数据是否相同，是则验证成功，否则验证失败。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述认证器根据所述第一密钥生成第二认证器标识，具体为：所述认证器获取自身存储的第二预设字段，将所述第一客户端标识和所述第二预设字段顺序拼接，按照第四预设算法通过所述第一密钥对所述第一客户端标识和所述第二预设字段进行计算得到第四数据，获取所述第四数据中预设字节作为第二认证器标识。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二密钥生成第二会话密钥，具体为：所述认证器获取自身存储的第一预置数据和第一客户端标识中的第一随机数，按照第三预设算法通过所述第二密钥对所述第一随机数和所述第一预置数据进行计算得到第二会话密钥。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第二会话密钥计算得到第二握手密钥，具体为：所述认证器获取第二随机数和自身存储的第二预置数据，按照第三预设算法通过所述第二会话密钥对所述第二随机数和所述第二预置数据进行计算得到第二握手密钥。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述通知对所述第一客户端标识验证成功，停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据，具体包括：所述认证器向客户端发送建立蓝牙连接请求，与所述客户端建立蓝牙连接，当蓝牙连接断开时，广播包括所述第二认证器标识的广播数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述与所述客户端建立蓝牙连接之后还包括：所述认证器将第一唯一标识地址发送给所述客户端，接收所述客户端发送的第二唯一标识地址；
所述广播数据中还包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述通知对所述第一客户端标识验证成功，具体包括：所述认证器通过提示模块提示用户将所述客户端的广播状态切换为扫描状态。
10.一种认证器，其特征在于，所述认证器包括：
上电处理模块，用于上电，进入连接模式；
扫描模块，用于扫描广播数据，获取广播数据中的第一客户端标识；
获取模块，用于获取自身存储的第一密钥；
第一验证模块，用于根据所述第一密钥对所述第一客户端标识进行验证；
第一生成模块，用于根据所述第一密钥生成第二认证器标识；
所述获取模块，还用于获取与所述第一密钥对应的第二密钥；
第二生成模块，用于根据所述第二密钥生成第二会话密钥；
通知模块，用于通知对所述第一客户端标识验证成功；
广播模块，用于停止扫描并广播包括所述第二认证器标识的广播数据；
接收模块，用于接收客户端发送的建立蓝牙连接请求，与所述客户端建立蓝牙连接，等待接收所述客户端发送的握手命令；
所述获取模块，还用于根据所述握手命令获取所述客户端数据和所述客户端数据摘要值；
第三生成模块，用于通过所述第二会话密钥计算得到第二握手密钥；
第二验证模块，用于根据所述第二握手密钥、所述客户端数据和所述客户端数据摘要值对所述客户端数据进行验证；
第四生成模块，用于通过所述第二握手密钥对认证器数据进行计算得到认证器数据摘要值；
发送模块，用于向所述客户端发送包括所述认证器数据和所述认证器数据摘要值的握手响应；
所述获取模块，还用于获取操作命令中的加密数据；
第五生成模块，用于通过所述第二会话密钥计算得到第二加密密钥；
解密处理模块，用于通过所述第二加密密钥对所述加密数据进行解密得到操作数据，根据所述操作数据执行相应的操作得到操作结果数据，通过所述第二加密密钥对所述操作结果数据进行计算得到操作响应数据；
所述发送模块，还用于向所述客户端发送包括所述操作响应数据的操作响应。
11.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述认证器还包括：
判断处理模块，用于判断启动模式；
第二获取生成模块，用于获取扩展项注册命令中的客户端公钥和客户端版本号，生成认证器密钥对，根据所述客户端公钥和所述认证器密钥对中的认证器私钥生成第二参数；
所述第二获取生成模块，还用于获取自身存储的第一预置数据，根据所述客户端公钥、所述认证器密钥对中的认证器公钥、所述客户端版本号、所述第一预置数据和所述第二参数生成初始配对密钥，对所述初始配对密钥进行拆分得到第一密钥和第二密钥，并将所述第一密钥和所述第二密钥对应存储；
所述发送模块，还用于向所述客户端发送扩展项注册响应，所述响应中包括所述认证器公钥和所述客户端版本号。
12.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述第一验证模块具体用于获取自身存储的第一预设字段、第一客户端标识中的第一随机数和第一数据，按照第四预设算法通过所述第一密钥对所述第一预设字段和所述第一随机数进行计算得到第二数据，判断所述第二数据与所述第一数据是否相同。
13.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述第一生成模块具体用于获取自身存储的第二预设字段，将所述第一客户端标识和所述第二预设字段顺序拼接，按照第四预设算法通过所述第一密钥对所述第一客户端标识和所述第二预设字段进行计算得到第四数据，获取所述第四数据中预设字节作为第二认证器标识。
14.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述第二生成模块具体用于获取自身存储的第一预置数据和第一客户端标识中的第一随机数，按照第三预设算法通过所述第二密钥对所述第一随机数和所述第一预置数据进行计算得到第二会话密钥。
15.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述第三生成模块具体用于获取第二随机数和自身存储的第二预置数据，按照第三预设算法通过所述第二会话密钥对所述第二随机数和所述第二预置数据进行计算得到第二握手密钥。
16.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述通知模块具体用于与所述客户端建立蓝牙连接，当蓝牙连接断开时，触发所述广播模块。
17.根据权利要求16所述的认证器，其特征在于，所述认证器还包括发送接收模块；所述发送接收模块用于将第一唯一标识地址发送给所述客户端，接收所述客户端发送的第二唯一标识地址；
所述广播模块广播的数据中还包括第一唯一标识地址和第二唯一标识地址。
18.根据权利要求10所述的认证器，其特征在于，所述通知模块具体用于通过提示模块提示用户将所述客户端的广播状态切换为扫描状态。
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