CN112373431A

CN112373431A - 一种云数字密钥生成及授权方法

Info

Publication number: CN112373431A
Application number: CN202011140542.0A
Authority: CN
Inventors: 苏国传; 张亮; 程登; 庞宇达; 黄秋光
Original assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Current assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-02-19

Abstract

本发明公开一种云数字密钥的生成及授权方法。所述方法包括密钥生成步骤、授权分享步骤和车辆控制步骤。本发明通过手机APP、云服务器和车载终端三方之间的数据通信生成云数字密钥，能够使车主以手机APP替代实物钥匙实现对车辆的控制；通过车主操作手机APP为非车主授权，能够使非车主共享用车，而且可以异地授权；通过手机APP与车载终端进行蓝牙通信控制车辆，能够解决网络不稳或没有网络的地方无法用车的问题。

Description

一种云数字密钥生成及授权方法

技术领域

本发明属于数字密钥技术领域，具体涉及一种云数字密钥生成及授权方法。

背景技术

近年来，移动互联网的快速发展促进了传统汽车行业的改革。物联网、车联网、人车交互娱乐、汽车无密钥启动等概念已经在多款汽车中得到应用，并且得到广大用户的认可，使得车辆更智能化、共享化、网联化。实现车辆网等功能，需要移动设备通过实时网络发送请求到云系统，云系统通过无线网络发送请求给具有联网功能的车载TBOX或者VCU(Vehicle control unit，整车控制器)。虽然WiFi和4G网络到处覆盖，但也存在网络不稳定或者没有网络的地方，如郊外山区、地下车库、密集高建筑物阻挡网络信号区域等，网络信号弱都会使得车辆网等功能体验差，甚至无法使用。汽车的密钥从刀片、芯片、遥控到智能密钥，近两年流行的智能手表、虚拟密钥逐渐替代了传统的实物钥匙，但现有虚拟钥匙如果没有实时更新或者取消，容易导致钥匙被克隆，从而造成车辆被盗现象。另外，家庭私家车用车人员可能不固定，使用传统遥控密钥或者智能密钥无法满足多人使用的要求；而且密钥无法异地使用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种云数字密钥生成及授权方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种云数字密钥的生成及授权方法，包括以下步骤：

密钥生成步骤：车主通过手机APP向云服务器发送密钥生成请求指令；云服务器收到指令后自动生成车主密钥，然后将所述密钥及相关信息分别发送给车载终端和手机APP；

授权分享步骤：车主通过手机APP向云服务器发送授权分享请求指令，所述指令的参数包含非车主操作权限；云服务器收到所述指令后自动生成非车主密钥，为非车主分配操作权限，然后将所述密钥及相关信息分别发送给车载终端和非车主的手机APP；

车辆控制步骤：手机APP通过蓝牙通信与车载终端建立连接，连接成功后通过操作手机APP对车辆进行控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过手机APP、云服务器和车载终端三方之间的数据通信生成云数字密钥，能够使车主以手机APP替代实物钥匙实现对车辆的控制；通过车主操作手机APP为非车主授权，能够使非车主共享用车，而且可以异地授权；通过手机APP与车载终端进行蓝牙通信控制车辆，能够解决网络不稳或没有网络的地方无法用车的问题。

附图说明

图1为手机APP、云服务器和车载终端之间通信的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种云数字密钥生成及授权方法，所述方法包括以下步骤：

S101、密钥生成步骤：车主通过手机APP向云服务器发送密钥生成请求指令；云服务器收到指令后自动生成车主密钥，然后将所述密钥及相关信息分别发送给车载终端和手机APP；

S102、授权分享步骤：车主通过手机APP向云服务器发送授权分享请求指令，所述指令的参数包含非车主操作权限；云服务器收到所述指令后自动生成非车主密钥，为非车主分配操作权限，然后将所述密钥及相关信息分别发送给车载终端和非车主的手机APP；

S103、车辆控制步骤：手机APP通过蓝牙通信与车载终端建立连接，连接成功后通过操作手机APP对车辆进行控制。

本实施例涉及的硬件设备包括云服务器、手机APP(安装了APP的手机)和车载终端，如图1所示。车载终端主要由处理器、蓝牙模块和4G/5G模块组成，手机APP为具有蓝牙功能的智能手机。云服务器与手机APP、云服务器与车载终端均通过互联网连接，手机APP与车载终端通过蓝牙通信连接。

在本实施例中，步骤S101主要用于生成密钥。本步骤生成的密钥是指车主密钥。首先由车主操作手机APP向云服务器发送密钥生成请求指令；云服务器接收所述指令，并生成车主密钥，然后将所述密钥分别发送给车载终端和手机APP。云服务器将生成的密钥同时发送给车载终端和手机APP，可用于车载终端和手机APP之间进行身份验证以建立连接。车主密钥生成的同时就授予了车主对车辆的控制功能。一般车主拥有控制车辆的所有功能，如解锁、闭锁、寻车、启动车辆和遥控泊车等。除此之外，车主还有修改和撤销密钥的权利，车主通过手机APP向云服务器发送密钥修改或撤销的请求指令；云服务器收到所述指令后，修改或撤销密钥，并将结果发送给车载终端和手机APP。本实施例由于通过云服务器生成密钥，因此生成的密钥又称为云数字密钥。利用云数字密钥通过操作手机APP对车辆进行控制，实现了用虚拟密钥替代实物钥匙。

在本实施例中，步骤S102主要用于实现车主向非车主授权。比如车主给家庭其他成员授权，或向朋友授权，使车主外的其他人能够共享使用车辆。车主授予非车主的权限可以是控制车辆的全部功能，也可以是其中一部分功能。就像车主密钥生成的同时给车主授权一样，车主向非车主授权也是在非车主密钥的生成过程中实现的。首先由车主操作手机APP向云服务器发送授权分享请求指令，所述指令的参数包含非车主操作权限，当然也一定还包含一些其它信息，如非车主的手机号码、授权时间、密钥有效时间等。云服务器接收到所述指令后，自动生成非车主密钥，并向非车主的手机APP分配操作权限，然后将非车主密钥和相关信息同时发送给车载终端和非车主的手机APP。本实施例通过车主操作手机APP为非车主授权，能够使非车主共享用车，而且车主可以在外地为非车主授权实现异地用车。

在本实施例中，步骤S103主要用于实现车辆控制。车主或车主已授权的非车主，可操作手机APP通过蓝牙通信建立与车载终端的连接。如前述，建立连接过程要用到生成的密钥及相关信息进行身份验证。连接成功后，车主或车主已授权的非车主便可通过操作手机APP实现对车辆进行控制。由于车载终端与手机APP之间进行蓝牙通信，因此，可以在地下车库等网络信号不好或无网络的地方对车辆进行近距离控制。

作为一种可选实施例，所述密钥生成步骤具体包括：

S1011、手机APP采用HTTP协议向云服务器发送密钥生成请求指令，所述指令包含参数：车辆识别码，车主手机号码，授权类型为车主，授权时间；

S1012、云服务器接收所述指令，通过自动生成数字密钥ID创建主密钥；然后根据主密钥生成以下密钥信息：密钥类型为车主密钥，密钥有效时间，会话加密的主密钥，会话密钥的随机数；

S1013、云服务器对所述密钥信息进行加密后得到明文和密文，然后采用MQTT协议将明文发送给车载终端，采用HTTP协议将明文和车载终端的MAC地址发送给手机APP，同时将密文存入数据库。

本实施例给出了生成车主密钥的一种具体的技术方案。共包括三个步骤S1011～S1013。

在步骤S1011中，车主操作手机APP向云服务器发送密钥生成请求指令。手机APP与云服务器之间采用HTTP协议传递数据。密钥生成请求指令中包含参数车辆识别码、手机号码、授权类型和授权时间。车辆识别码是区分车辆的唯一代码。由于是生成车主密钥，因此这里的手机号码是车主的手机号码(生成非车主密钥时就是非车主的手机号码)。授权类型包括车主和非车主两种，这里是车主(生成非车主密钥时授权类型就是非车主)。授权时间就是能够控制车辆的时间，对于车主来说授权时间默认为永久，对于非车主来说就是输入的授权时间。

在步骤S1012中，云服务器接收到密钥生成指令后，基于自动生成的数字密钥ID创建主密钥；然后根据主密钥生成相关的密钥信息，包括密钥类型、密钥有效时间、会话加密的主密钥和会话密钥的随机数。密钥类型包括车主密钥的非车主密钥，这里是车主密钥。密钥有效时间也就是密钥的存活时间或寿命，过时后要自动作废并更新，以防止密钥被COPY盗用。会话加密的主密钥对于每个车辆都是唯一的；每次生成钥匙时都随机生成会话密钥的随机数，会话加密的主密钥与会话密钥的随机数进行异或可生成车载终端与手机APP进行鉴权身份验证的会话密钥。

在步骤S1013中，云服务器对所述密钥信息进行加密后分别得到明文和密文，然后将明文分别发送给车载终端和手机APP，同时还将车载终端的MAC地址发送给手机APP，并将密文存入数据库。云服务器与车载终端之间采用MQTT协议进行数据通信。

作为一种可选实施例，手机APP与车载终端建立连接的方法包括：

S1031、车载终端向外实时广播包含MAC地址的蓝牙数据；

S1032、手机APP实时接收蓝牙广播数据，并提取其中的MAC地址，然后与车主的车载终端的MAC地址进行匹配，若匹配成功，发送连接请求指令；

S1033、车载终端收到所述指令后，与手机APP进行鉴权身份认证及密钥有效性认证；认证功后，手机APP与车载终端建立连接。

本实施例给出了手机APP与车载终端建立连接的一种技术方案。共包括三个步骤S1031～S1033。

在步骤S1031中，车载终端的蓝牙模块向外实时广播蓝牙数据，蓝牙数据中包含车载终端的MAC地址。

在步骤S1032中，手机APP实时接收蓝牙广播数据。由于可能收到不同车辆的多个车载终端发送的蓝牙广播数据，因此需要从收到的蓝牙数据中提取MAC地址，并与车主车辆的车载终端的MAC地址进行比较，如果不相等，弃之；如果相等，发送连接请求指令。

在步骤S1033中，车载终端接收手机APP发送的连接请求指令，与手机APP进行鉴权身份认证及密钥有效性认证。这部分内容属于比较成熟的现有技术，这里只简单作一介绍，所述认证包括以下步骤：(1)手机APP向车载终端发送所车辆的数字密钥ID以及当前时间，车载终端校验数字密钥ID是否存在并检查钥匙有效期；(2)校验成功后车载终端主动向手机APP发起鉴权请求，鉴权请求包含数字钥匙中的身份信息数字密钥ID以及会话密钥的第一个随机数；(3)手机APP解析出鉴权请求中的会话密钥的第一个随机数，同时向车载终端反馈包含数字钥匙中的身份信息数字密钥ID、会话密钥的第一个随机数，并向车载终端发起鉴权的校验信息会话密钥的第二个随机数；(4)车载终端解析出会话密钥的第二个随机数，同时对会话密钥的第一个随机数校验，校验通过则向手机APP反馈数字密钥ID和会话密钥的第二个随机数。其中，步骤(1)为明文不需加密；若步骤(2)失败反馈为明文，若步骤(2)成功则为密文，其加密密钥与(3)、(4)相同；会话密钥由会话加密的主密钥与会话密钥的随机数异或生成，采用AES128-ECB算法进行加密。认证功后，手机APP与车载终端连接成功，这时就可以通过操作手机APP对车辆进行控制了。

作为一种可选实施例，所述方法还包括：手机APP、云服务器和车载终端均定时检查密钥是否过期，若已过期，使所述密钥无效。

本实施例给出了定期检测密钥是否过期的一种技术方案。为了避免出现密钥过期后仍然使用的现象，本实施例定期检测密钥是否过期；为了提高检测的可靠性，本实施例在手机APP、云服务器和车载终端三方均设置了定期检测程序。如果检测结果表明密钥已过期，三方均采取措施使过期密钥无效。手机APP检测到密钥后，会显示密钥灰色无法使用的状态；当向云服务器发起撤销密钥授权请求时，云服务器将删除数据库里的密钥。云服务器检测到数据库内的密钥过期后，密钥将自动为无效；手机APP从云服务器查询被授权人的密钥时，会返回无效钥匙无法使用。车载终端检测到密钥过期后，自动删除失效的密钥；与手机APP进行校验的时候，若密钥过期将无法匹配成功。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种云数字密钥的生成及授权方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的云数字密钥的生成及授权方法，其特征在于，所述密钥生成步骤具体包括：

手机APP采用HTTP协议向云服务器发送密钥生成请求指令，所述指令包含参数：车辆识别码，车主手机号码，授权类型为车主，授权时间；

云服务器接收所述指令，通过自动生成数字密钥ID创建主密钥；然后根据主密钥生成以下密钥信息：密钥类型为车主密钥，密钥有效时间，会话加密的主密钥，会话密钥的随机数；

云服务器对所述密钥信息进行加密后得到明文和密文，然后采用MQTT协议将明文发送给车载终端，采用HTTP协议将明文和车载终端的MAC地址发送给手机APP，同时将密文存入数据库。

3.根据权利要求2所述的云数字密钥的生成及授权方法，其特征在于，手机APP与车载终端建立连接的方法包括：

车载终端向外实时广播包含MAC地址的蓝牙数据；

手机APP实时接收蓝牙广播数据，并提取其中的MAC地址，然后与车主的车载终端的MAC地址进行匹配，若匹配成功，发送连接请求指令；

车载终端收到所述指令后，与手机APP进行鉴权身份认证及密钥有效性认证；认证功后，手机APP与车载终端建立连接。

4.根据权利要求1所述的云数字密钥的生成及授权方法，其特征在于，所述方法还包括：手机APP、云服务器和车载终端均定时检查密钥是否过期，若已过期，使所述密钥无效。