CN116155502B - 一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法，把设备端的控制权限进行细分，为每一项细分的设备控制权限定义码位，并映射到字节位中，形成设备端控制权限编码映射表；在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项：设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；设备端控制权限的生效时间；设备端控制权限的失效时间。当验证控制权限时，首先检查数字证书本身的合法有效性，再检查当前时间是否介于设备端控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再解码设备端控制权限码位表，以确认数字钥匙是否可以使用特定的设备端控制权限。本发明还公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制系统。

Description

一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法及系统

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，尤其涉及一种基于数字证书离线验证数字车钥匙细粒度权限的方法。

背景技术

数字车钥匙(或称“汽车数字钥匙”)作为智能网联车的一项重要功能，将车钥匙功能集成在移动终端设备中，基于SE、TEE等安全技术，通过近场通信、蓝牙、蜂窝通信、超宽带等通信技术，采用对称密钥和非对称密钥技术对车辆使用者进行身份认证，以完成车辆的开门、启动、行驶记录等功能。基于数字证书的数字车钥匙，可以兼顾数字车钥匙的安全性和便利性。

随着车辆智能化的发展，以及车辆使用场景的不断拓展，当车辆所有人(机动车所有人，即车主)向车辆使用人(如驾驶员、货运员等)授权数字车钥匙时，可能希望能够限制车辆使用人对车辆的使用权限范围。比如，为了追溯车辆使用人可能发生的对车辆的恶意破坏行为，车主希望能保持舱内录音、录像设备持续工作，禁止车辆使用人关闭舱内录音录像设备，以正常记录车辆的使用过程。又比如，当使用车辆作为物品暂存处进行无接触物品交接时，车主希望物品交接人仅可以在一个较短的时间内开启和关闭后备箱门，而不可以开启其他车门、或发动车辆、或关闭后舱录音录像设备等。

为了达到这种细粒度地控制数字车钥匙对车辆的使用权限范围的目的，车辆是可以借助于云端的车企平台来实时验证该数字车钥匙的权限范围信息。但当车辆位于地下停车场、隧道、偏远地区等网络信号缺失或者联网条件恶劣的场所时，就难以有效验证数字车钥匙的权限范围。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法及系统，使得设备端可以在离线状态下，向设备使用人开放指定的控制权限，并禁用其他特定的控制权限。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法，在数字证书中嵌入细粒度的钥匙权限控制信息，这意味着数字签名背书，可当做毫无争议的法律证据。

把设备端的控制权限进行细分，为每一项细分的设备控制权限定义码位，并映射到字节位中，形成设备端控制权限编码映射表，作为可显式授予的车辆控制权限列表取值设定参考。

在数字钥匙的数字证书体系中，增加权限编码和解码机制，在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项，分别表示数字证书授予的权限及其有效期：

1)设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；

2)设备端控制权限的生效时间；

3)设备端控制权限的失效时间；

当验证控制权限时，首先检查数字证书本身的合法有效性，再检查当前时间是否介于设备端控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再解码设备端控制权限码位表，以确认数字钥匙是否可以使用特定的设备端控制权限。

进一步的，设备端控制权限编码映射表中未定义的设备端控制权限，或者数字钥匙数字证书中绑定的设备端控制权限码位表中未授予的设备端控制权限，设备端按缺省授权状态处理。

进一步的，设备端控制权限码位表，其编码顺序位从高位开始递增计数，或从低位开始递增计数。

本发明还公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制系统，服务端和设备端部署设备端控制权限编码映射表，设备端控制权限编码映射表为：把设备端的控制权限进行细分，为每一项细分的设备控制权限定义码位，并映射到字节位中；

服务端部署数字钥匙平台、设备控制权限编码器、数字证书认证系统，用以向使用终端颁发带有设备端控制权限码位表的数字证书；设备控制权限编码器依据设备端控制权限编码映射表，生成设备端控制权限码位表；数字证书认证系统生成包括设备端控制权限码位表的数字证书；数字钥匙平台将数字证书下发给使用终端；

设备端部署依照设备端控制权限编码映射表解码设备端控制权限码位表的设备控制权限解码器、能够校验数字证书的有效性的数字钥匙认证系统、确定使用终端是否可以执行特定的控制权限的数字钥匙鉴权系统；

使用终端颁发能够存储服务端发送的数字证书，并与设备端进行通信。

本发明的另一方面公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的颁发方法：

把设备的控制权限进行细分，为每一项细分的设备端控制权限定义码位，并映射到字节位中，生成设备端控制权限编码映射表；

数字钥匙平台接收设备控制权限的授权消息，由设备控制权限编码器依据设备端控制权限编码映射表对设备控制权限的授权消息进行编码，生成设备端控制权限码位表，返回给数字钥匙平台；

通过数字证书认证系统生成包括设备端控制权限码位表的数字证书，数字钥匙平台将数字证书下发给使用终端。

进一步的，生成包括设备端控制权限码位表的数字证书的方法为：

在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项：

1)设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；

2)设备端控制权限的生效时间；

3)设备端控制权限的失效时间；

设备端控制权限码位表中，码位取值为1的，表示设备端控制权限编码映射表中对应码位的设备控制权限被授予；而码位取值为0的，表示被禁用。

本发明的再一方面公开一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的验证方法：

使用终端发送带有设备端控制权限码位表的数字证书给设备端，请求执行特定控制权限；

设备端提取数字证书中的设备端控制权限码位表，设备控制权限解码器依照设备端控制权限编码映射表解码设备端控制权限码位表，数字钥匙鉴权系统判断若使用终端有权执行的特定控制权限，则设备端响应特定控制操作结果。

进一步的，设备端接收到数字证书后，首先数字钥匙认证系统检查数字证书本身的合法有效性，再检查当前时间是否介于设备端控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再由设备控制权限解码器解码设备端控制权限码位表，映射为对应的设备控制权限表，数字钥匙鉴权系统判断设备控制权限表里是否有使用终端申请执行的特定控制权限。

进一步的，设备端控制权限编码映射表中未定义的设备端控制权限，或者数字钥匙数字证书中绑定的设备端控制权限码位表中未授予的设备端控制权限，设备端按缺省授权状态处理。

本发明具有以下有益效果：本发明的技术方案实现设备端在离线情形下，在验证数字钥匙绑定的数字证书本身的合法有效性的基础上，验证该数字证书扩展项中定义的设备端控制权限码位表信息和有效期，从而授予数字钥匙持有人相应的设备控制权限。

附图说明

图1为本发明实施例的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法的车辆控制权限编码映射表。

图2为本发明实施例的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法的车辆控制权限码位表。

图3为本发明实施例的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制系统架构图。

图4为本发明实施例的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的颁发方法流程图。

图5为本发明实施例的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的验证方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。

本实施例的方法在数字车钥匙的数字证书体系中，增加车钥匙权限编码和解码机制，它对车辆(设备端)的控制权限进行细粒度划分和定义，并在数字车钥匙绑定的数字证书中新增三个扩展项，分别表示该数字证书授予的权限及其有效期：

(1)CPE：Car Priveleges Enabled，车辆控制权限码位(bit)表。也就是车钥匙权限管理系统显式授予该数字车钥匙可以使用的车辆控制权，以及显式禁用的车辆控制权。

(2)CPENB：Car Priveleges Enabled Not Before，显式授予的车辆控制权限的生效时间。

(3)CPENA：Car Priveleges Enabled Not After，显式授予的车辆控制权限的失效时间。

如下图中加粗内容所示：

首先，把车辆的控制权限进行细分，细分的粒度以该功能可独立控制为宜。比如，可以把一辆车的控制权限细分为如下这些小项：

开启左前门

开启右前门

开启左后门

开启右后门

开启行李箱门

启动车辆

调阅舱内行驶记录仪历史数据

调阅舱外行驶记录仪历史数据

关闭舱内行驶记录仪

关闭舱外行驶记录仪

调阅车辆敏感信息(VIN码等)

……

然后为每一项细分的车辆控制权定义码位，并映射到字节位中(从高位开始递增计数或从低位开始递增计数均可)，作为显式禁用的车辆控制权限列表取值设定参考，称之为“车辆控制权限编码映射表”。以从低位开始递增计数的“车辆控制权限编码映射表”为例，上面的车辆控制权限项可以依次定义其各自的码位。如图1所示。

当数字车钥匙系统授予某数字车钥匙的权限约束如下：

那么显式授予的车辆控制权限列表(CPE)各码位的取值如下图2所示(码位取值为1的，表示被授予；而码位取值为0的，表示被禁用)。

这样，当数字车钥匙系统授予特定的数字车钥匙的指定的权限约束后，车辆在检查数字车钥匙的数字证书本身有合法有效性的基础上，检查当前时间是否介于车辆控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再解码数字车钥匙数字证书中绑定的“车辆控制权限码位表”，以确认数字车钥匙是否可以使用特定的车辆控制功能。

另外，对于那些没有在“车辆控制权限编码映射表”中定义的车辆控制权限，或者没有在数字车钥匙数字证书中绑定的“车辆控制权码位表”中表示出的车辆控制权限，车辆就按整车设置的缺省授权状态来处理即可。

为了使用上述设计的“车辆控制权码位表”，如下图3所示，车企平台(服务端)首先制定“车辆控制权限编码映射表”，并同步给车辆。车企平台部署“数字车钥匙平台”、“车辆控制权限编码器”、“数字证书认证系统”，用以向车辆使用人终端设备(使用终端)颁发包含“车辆控制权码位表”的数字证书。车辆端则部署“车载数字钥匙认证、鉴权与控制系统”、“车辆控制权限解码器”来校验数字证书的有效性及其包含的“车辆控制权码位表”信息，确定该车辆使用人的终端设备是否可以执行特定的车辆控制权限。

这样，当需要为特定的车辆使用人颁发具有特定车辆控制权限授权信息的数字车钥匙绑定的数字证书时，流程如下图4所示：

数字车钥匙平台确定车辆控制权限的授权消息后，车辆控制权限编码器根据授权消息，依据“车辆控制权限编码映射表”，生成“车辆控制权限码位表”，返回给数字车钥匙平台。数字车钥匙平台通过数字证书认证系统生成包括“车辆控制权限码位表”的数字证书，并将数字证书下发给车辆使用人的终端设备，车辆使用人的终端设备发送回执给数字车钥匙平台。

而当车辆需要校验特定的车辆使用人持有的数字车钥匙绑定的数字证书中包含的特定车辆控制权限授权信息时，流程则如下图5所示：

车辆使用人的终端设备发送带有“车辆控制权限码位表”的数字证书给车辆，请求执行特定控制权限，车辆提取数字证书中的“车辆控制权限码位表”，车辆控制权限解码器依照“车辆控制权限编码映射表”映射为对应的车辆控制权限表，若车辆控制权限表里有车辆使用人的终端设备申请执行的特定控制权限，则车辆响应特定控制操作结果。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法，其特征在于：

把设备端的控制权限进行细分，为每一项细分的设备控制权限定义码位，并映射到字节位中，形成设备端控制权限编码映射表；

在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项：

设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；

设备端控制权限的生效时间；

设备端控制权限的失效时间；

当验证数字钥匙的控制权限时，首先检查其绑定的数字证书本身的合法有效性，再检查当前时间是否介于设备端控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再解码设备端控制权限码位表，以确认数字钥匙是否可以使用特定的设备端控制权限。

2.根据权利要求1所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法，其特征在于：

设备端控制权限编码映射表中未定义的设备端控制权限，或者数字钥匙数字证书中绑定的设备端控制权限码位表中未授予的设备端控制权限，设备端按缺省授权状态处理。

3.根据权利要求1所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制方法，其特征在于：

设备端控制权限码位表，其编码顺序位从高位开始递增计数，或从低位开始递增计数。

4.一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限控制系统，其特征在于：

服务端和设备端部署设备端控制权限编码映射表，设备端控制权限编码映射表为：把设备端的控制权限进行细分，为每一项细分的设备控制权限定义码位，并映射到字节位中；

服务端部署数字钥匙平台、设备控制权限编码器、数字证书认证系统，用以向使用终端颁发带有设备端控制权限码位表的数字证书；设备控制权限编码器依据设备端控制权限编码映射表，生成设备端控制权限码位表；数字证书认证系统生成包括设备端控制权限码位表的数字证书；数字钥匙平台将数字证书下发给使用终端；

在数字钥匙的数字证书体系中，增加权限编码和解码机制，在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项，分别表示数字证书授予的权限及其有效期：

设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；

设备端控制权限的生效时间；

设备端控制权限的失效时间；

设备端部署依照设备端控制权限编码映射表、解码设备端控制权限码位表的设备控制权限解码器、能够校验数字证书的有效性的数字钥匙认证系统、确定使用终端是否可以执行特定的控制权限的数字钥匙鉴权系统；

使用终端颁发能够存储服务端发送的数字证书，并与设备端进行通信。

5.一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的颁发方法，其特征在于：

把设备的控制权限进行细分，为每一项细分的设备端控制权限定义码位，并映射到字节位中，生成设备端控制权限编码映射表；

数字钥匙平台接收设备控制权限的授权消息，由设备控制权限编码器依据设备端控制权限编码映射表对设备控制权限的授权消息进行编码，生成设备端控制权限码位表，返回给数字钥匙平台；

通过数字证书认证系统生成包括设备端控制权限码位表的数字证书，数字钥匙平台将数字证书下发给使用终端；

在数字钥匙的数字证书体系中，增加权限编码和解码机制，在数字钥匙绑定的数字证书中新增以下扩展项，分别表示数字证书授予的权限及其有效期：

设备端控制权限码位表，表明向数字钥匙显式授予的设备端控制权限；

设备端控制权限的生效时间；

设备端控制权限的失效时间。

6.根据权利要求5所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的颁发方法，其特征在于，设备端控制权限码位表中，码位取值为1的，表示设备端控制权限编码映射表中对应码位的设备控制权限被授予；而码位取值为0的，表示被禁用。

7.一种基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的验证方法，其特征在于：执行权利要求5或6所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的颁发方法，使用终端获得设备端控制权限码位表的数字证书；

使用终端发送带有设备端控制权限码位表的数字证书给设备端，请求执行特定控制权限；

设备端提取数字证书中的设备端控制权限码位表，由设备控制权限解码器依照设备端控制权限编码映射表解码设备端控制权限码位表，数字钥匙鉴权系统判断若使用终端有权执行的特定控制权限，则设备端响应特定控制操作结果。

8.根据权利要求7所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的验证方法，其特征在于：

设备端接收到数字证书后，首先数字钥匙认证系统检查数字证书本身的合法有效性，再检查当前时间是否介于设备端控制权限的生效时间和失效时间区间之内，再由设备控制权限解码器解码设备端控制权限码位表，映射为对应的设备控制权限表，数字钥匙鉴权系统判断设备控制权限表里是否有使用终端申请执行的特定控制权限。

9.根据权利要求8所述的基于数字证书的数字钥匙细粒度权限的验证方法，其特征在于：

设备端控制权限编码映射表中未定义的设备端控制权限，或者数字钥匙数字证书中绑定的设备端控制权限码位表中未授予的设备端控制权限，设备端按缺省授权状态处理。