CN1538632A - 基于蓝牙技术的智能移动认证方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能移动认证方法，包括：智能移动基站发出一个由分组数据文件写成的读出数据的文件；智能移动单元接到这个文件后，将有效数据载荷存放在存储器的缓冲区上，读出公钥文件与存放在存储器中的密钥库进行比对。当找到一个公钥与有效载荷中的公钥一致时，则打开与该公钥对应的子存储区，读出预先写入的对应文件，并将这个文件存入缓冲区中的读操作申请文件中，与公钥文件拼装成有效载荷，经过蓝牙芯片加装识别码和数据头组成一个分组文件，通过蓝牙射频传输给蓝牙智能移动基站；蓝牙智能基站接到蓝牙智能移动单元传回的分组数据后，调用智能软件包对有效载荷进行解密处理，将解密完的数据与所存储的数据进行比对，比对一致时，发出通过认证的指令。

Description

基于蓝牙技术的智能移动认证方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种基于蓝牙技术的智能移动认证方法及其应用。

背景技术

1998年5月，以爱立信(Ericsson)为首，由世界五大通信设备制造商，包括东芝(TOSHIBA)、国际商用机器(IBM)、因特尔(INTEL)和诺基亚(NOKIA)，共同提出了一种近距离无线数字通信的技术标准，为各种数字设备提供了一个相互兼容、完全开放并可以互相开发的短距离无线通讯技术平台。这种开放的、软硬件结合的公开技术规范，就是蓝牙技术(Bluetooth)。此后，微软(Microsoft)、3com.、朗讯(Locent)和摩托罗拉(Motorola)加入进来，成为“蓝牙特殊利益集团”(SIG：Special Interest Group)的九个领袖成员。至今，蓝牙技术已成为包括2000余个加盟公司，覆盖计算机、通信、家电、汽车及其他主要信息产业的最大的产业技术同盟。

由SIG制定的蓝牙无线通信的技术规范是对全世界公开并对SIG成员完全免费的。只要是SIG的成员，都有权无偿地使用蓝牙的新技术。蓝牙技术标准制订后，属于SIG的任何厂商均可以无偿拿来制造本身的产品，只要该产品通过SIG组织的测试确认符合蓝牙标准后，即可以蓝牙产品的名义投放市场。SIG的这种认证，确保了不同厂商制造的不同蓝牙产品之间实现充分的通信、互操作和数据共享，达到了蓝牙产品完全相互兼容的目的。

蓝牙产品可以同时支持语音和数据传输，能使各种通信设备进行统一的通信连接。蓝牙设备的无线发射功率约为1毫瓦(mW)，是微波炉辐射功率的百万分之一，比移动电话的辐射功率小几十倍，对人体无害。蓝牙技术的工作频段在全球通用的2.45GHzISM(Industrial，Scientific and Medical)频段，免付费，免申请，无需考虑频率制约。

蓝牙技术的通信流量值额定为1Mb/S，由于实用场合的各种干扰因素，实用流量为700-800Kb/s。蓝牙程序一般固化在一个9mm×9mm的微芯片中，通过它可以使在半经10m的范围内的任何信息设备相互通信。在实际应用中，蓝牙设备在10m米半径内相互自动搜索，发现另外一台或多台蓝牙设备后即自动连线并认证，通过认证即自动进入连线通信状态。采用Fm调制方式抑制干扰，以时分双工(TDD)方式进行全双工数字通信，构成一个电路交换和分组交换的组合。每个调频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个时隙，实际可以扩展到五个时隙。蓝牙技术支持一个异步数据信道(ACL)或三个并发的同步语音信道(SCO)，还可以用一个信道同时传递异步数据和同步语音。每个语音信道支持64Kb/s的不对称连接，也可以支持432.6Kb/s的对称连接。

蓝牙技术能支持两种连接结构，即独立两点间的连接和一点对多点的连接，从而形成两种拓扑结构的网：微微网(Piconet)和散射网(Scatternet)。在Piconet中，一个主单元(Master)，最多支持七个从单元(Slave)与自身连接。一个Piconet中的Master，可以是另一个Piconet中的Slave，Master依靠不同的跳频序列来识别每一个Slave，这样就可以构成一个庞大的散射网络。

蓝牙系统由以下单元组成：

(1)、无线射频单元

(2)、链路控制单元(又称基带)

(3)、链路管理单元

(4)、软件单元

蓝牙系统天线遵循美国联邦通信委员会(FCC)有关电平为0dBm的ISM频段的标准。由于采用扩频技术，发射功率可达到100mW。系统最大的跳频速率为1,600跳/秒，在2.402GH_z和2.48GH_z之间，采用79个间隔为1M H_z的频点来实现。系统的设计通信范围为10cm-10m，通过增大发射功率，范围最大可扩大至100M(无阻碍的直线传播)。

链路控制单元，又称基带，负责处理底层的连接规范。首先是建立无线连接。在Piconet建立之前，所有的蓝牙设备处于待机(Standby)状态，保证未连接的单元每隔1.28秒，周期性地扫描一次周边的蓝牙设备。每扫描到一个蓝牙设备，就立即激活对该设备32个跳频频点的监听，当收到该单元发射的信号后作为Master的蓝牙设备首先初始化连接程序，如果地址已知，则通过呼叫(Page)消息建立连接，如果地址未知，则通过一个后接Page消息的查询(Inquiry)消息建立连接。Slave收到从Master发来的消息的最大延迟时间为激活周期的两倍(2.56S)，平均激活时间是激活周期的一半(0.6秒)。对于Piconet中已经处于连接的设备，在没有数据传输的间断内，蓝牙支持一种节能工作模式，Master将Slave置于保持(Hold)模式，只有一个计数器工作。Slave可以主动要求被置于Hold模式。除Hold模式外，蓝牙还支持另外两种节能模式：呼吸(Sniff)和睡眠(Park)模式。在Sniff模式下，Slave降低了从Piconet扫描监听的频率(此频率可通过软件调整)；在Park模式下，设备依然与Piconet同步但没有数据传输。功耗依小至大排列为睡眠＜保持＜呼吸。

蓝牙技术支持两种型式的连接：同步面向连接(SCO)，主要用于传送语音和异步无连接(ACL)，主要用于分组传送数据包。同一个Piconet中，Master和不同的Slave之间，可以使用不同的连接，在同一个Master-Slave中，可以在同一时段改变连接类型。SCO连接为对称连接，利用保留时隙传送数据包。ACL连接定向发送数据包，它既支持对称连接，也支持不对称连接。Master负责控制链路带宽，并决定Piconet中的每个Slave可以占用多少带宽和连接的对称性。Slave只有被选中才能传输数据。ACL链路也支持接收Master发给一个Piconet中所有Slave的广播信息。

链路管理单元(LM)携带了链路建立、鉴权、链路硬件配置和其他一些协议，主要提供的功能有：发送和接收数据、设备号询问、查询地址、建立连接、鉴权、链路模式确定、决定帧类型、设定节能模式，以及在需要暂停数据传送但又需要保持同步时，将设备设为暂停模式。

支持蓝牙底层协议的程序以目标码模式存放在基带模块的处理器中，主机的处理器支持上层协议的源程序。使用蓝牙技术需要取得上层协议的源程序，并将其集成到主机的应用程序中。主机通过主控制器接口HCI(HostController Interface)和底层协议进行通信。蓝牙技术同样支持外购的HF和BB(Base Band)，但必须在主机的应用软件中安装HCI。通常的型式，是将嵌入式的蓝牙系统低层协议和上层协议都集成在一个蓝牙芯片中。

根据蓝牙标准，一个蓝牙系统的组成包括：天线、收发机、基带控制器。现在SIG领袖企业推出的硬件解决方案都包括四个模块：蓝牙射频(RF)、基带(Baseband)、微控制器(Microcontroller)和存储器(Memory)。工艺方案主要有三种：单芯片(四个模块集成到一个芯片上)、三芯片(RF和Memory分别集成在一个芯片上，而其余两个模块集成在同一个芯片上)和四芯片(每个模块集成在一个芯片内)。

单片嵌入式蓝牙芯片将RF和基带部分集成在一块芯片上，芯片通过USB或UART接口与主机连接，主机不必考虑与蓝牙的连接问题。单芯片可以看作是一个智能终端，可简化整机设计工作。现在最便宜的蓝牙单芯片已降至5美元以下。

图1-1示出了蓝牙系统结构。蓝牙协议系统分为四层：核心协议层、替代电缆协议层、电话控制协议层和选用协议层。每一层又包括一些具体的协议：

核心协议层包括：基带(Baseband)、链路管理协议(LMP)、逻辑链路管理与适配协议(LZCAP)和服务发现协议。

替代电缆协议：主要是单行电路仿真协议(RFDOMM)。

电话控制协议包括：二元电话控制规范(TcsBinary)和AT一命令(AT-Command)。

选用协议包括：点对点的协议(PPP)、用户数据报/传输控制协议/互联网协议(UDP/TCP/IP)、目标交换协议(WAP)、无线应用环境(WAE)、红外移动通信(IrMc)。

在蓝牙系统中，不是所有的应用都必须使用全部协议。绝大部分应用是采用图1-1中纵向联系的协议。在蓝牙协议中，分为蓝牙专有协议和蓝牙兼容协议。蓝牙组织提倡蓝牙协议尽可能兼容已有的其他协议，以使已有的各种应用尽量多地移植到蓝牙系统上来，增强蓝牙技术的生命力。通俗地说：包含蓝牙核心协议的系统即为蓝牙系统。从应用的角度看，射频、基带和链路管理协议直接面对各种应用。

基带协议确保各个链路设备之间的无线电射频连接，形成Piconet，即无线连线。蓝牙的跳频技术和扩频方式，借助于查询(Inquiry)和呼叫(Page)进程来同步连线中的不同设备的跳频频率和时钟，形成一个无线“谐振”联络。基带对基带数据组提供两种不同的物理链路：同步面向连接(SCO)和异步无连接(ACL)。数据分组附有前向纠错(FEC)和循环冗余校验(CRC)编码，并可进行加密，保证数据可靠传输。

链路管理协议不但负责蓝牙各设备之间链路的建立和控制，还用于安全方面的鉴权和加密；另外，还控制无线部分的能量模式和工作周期等。

逻辑链路控制与适配协议完成与高层协议间的适配，就是高层协议所需要的数据能够充分取得，又不致让底层的无用数据干扰高层协议的动作。

服务发现协议(SDP)是蓝牙技术所有应用模型的基础，它负责在动态(预先并不确定的)网络环境中发现潜在的蓝牙设备并初始化连接。SDP支持三种搜寻方式：按服务类别查找、按服务属性查找和业务浏览。

现在涉及蓝牙的所有技术规范已经全部开放，绝大多数应用所依赖的功能模块已经有商品芯片或软件在市场上销售，因此本发明涉及的蓝牙技术产品元件无须进行独立的开发和研制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蓝牙技术的智能移动认证方法及其应用。

本发明的智能移动认证方法是这样实现的，包括以下步骤：蓝牙智能基站发出搜寻信号，当蓝牙智能移动单元进入蓝牙智能移动基站功率覆盖范围时，智能移动单元的射频电源开始供电。蓝牙智能移动单元被激活，向智能移动基站回送信号；根据所述回送信号，智能基站与智能移动单元建立通信连接；然后，蓝牙智能移动基站发出一个由分组数据文件写成的读出数据的文件，这个文件的有效数据载荷分为两个部分：第一段为密钥文件0-1024位，承载一个公钥密码；第二段为一个读出操作的申请文件0-1721位；蓝牙智能移动单元接到这个文件后，将有效数据载荷存放在存储器的缓冲区上，读出公钥文件与存放在存储器中的密钥库进行比对。当找到一个公钥与有效载荷中的公钥一致时，则打开与该公钥对应的子存储区，读出预先写入的对应文件，并将这个文件存入缓冲区中的读操作申请文件中，与公钥文件拼装成有效载荷，经过蓝牙芯片加装识别码和数据头组成一个分组文件，通过蓝牙射频传输给蓝牙智能移动基站；蓝牙智能基站接到蓝牙智能移动单元传回的分组数据后，调用智能软件包对有效载荷进行解密处理，将解密完的数据与所存储的数据进行比对，比对一致时，发出通过认证的指令。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1-1是现有蓝牙系统的体系结构；

图2-1是本发明的蓝牙智能移动基站的体系结构；

图2-2是本发明的蓝牙智能移动基站配置图；

图2-3是本发明的蓝牙智能移动基站工作流程；

图2-4是本发明的蓝牙智能移动单元体系结构；

图2-5是本发明的蓝牙智能移动单元的配置图；

图2-6是本发明的蓝牙智能移动单元中射频电源的硬件配置图；

图2-7是本发明的蓝牙智能移动认证流程图之一，即写入操作流程；

图2-8是本发明的蓝牙智能移动认证流程图之二，即读出并认证的操作流程；

图2-9是本发明的蓝牙智能移动认证操作流程之三，即改写操作流程；

图2-10是本发明的非对称加密软件控制的存储器系统的体系结构；

图3-1是本发明的蓝牙智能移动身份认证的体系结构；

图3-2是本发明的蓝牙身份证(护照)芯片集成的四个硬件系统；

图3-3是本发明的蓝牙身份证的一种物理形式；

图3-4是本发明的蓝牙身份证(护照)制卡机工作原理图；

图3-5是本发明的蓝牙身份证(护照)验卡机工作原理图；

图3-6是本发明的蓝牙银行卡的硬件配置；

图3-7是本发明的蓝牙柜员机的配置；

图3-8是本发明的蓝牙柜员机对蓝牙银行卡操作的流程；

图3-9是本发明的蓝牙防伪装置的一种物理型式；

图3-10是本发明的蓝牙防伪装置配置图；

图3-11是本发明的蓝牙防伪流程图之一，即生产者写入识别信息；

图3-12是本发明的蓝牙防伪流程图之二，即销售商写入识别信息；

图3-13是本发明的蓝牙防伪流程图之三，即零售商写入销售记录；

图3-14是本发明的蓝牙防伪流程图之四，即读出防伪信息；

图3-15是本发明的蓝牙智能移动防伪器配置之一，即核心处理装置为主机；

图3-16是本发明的蓝牙智能移动防伪识别器配置之二；

图3-17是本发明的购买蓝牙地铁票流程；

图3-18是本发明的蓝牙地铁票进站检票流程；

图3-19是本发明的蓝牙地铁票出站检票流程；

图3-20是本发明的蓝牙制卡机制作蓝牙通行证流程；

图3-21是本发明的蓝牙签证机工作流程图；

图3-22是本发明的蓝牙通行证检测机工作流程图；

图3-23是本发明的蓝牙通行证制卡机配置图；

图3-24是本发明的蓝牙签证机配置图；

图3-25是本发明的蓝牙通行证检测机配置图；

图3-26是本发明的蓝牙飞机票票基配置图；

图3-27是本发明的制作蓝牙飞机票票基流程图；

图3-28是本发明的蓝牙飞机票售票工作流程图；

图3-29蓝牙飞机票检票机工作流程图；

图3-30是本发明的蓝牙机票制票机配置图；

图3-31是本发明的蓝牙飞机票售票机配置图；

图3-32是本发明的蓝牙飞机票检票机配置图。

具体实施方式

本发明的主要特点是：

1、设计了蓝牙智能移动基站BMB和蓝牙智能移动单元BMU。

本发明的涉及蓝牙智能移动认证的解决方案BMTS(Bluetooth MobilTotal Solution)系统，由蓝牙智能移动基站BMB(Bluetooth Mobil Base)和蓝牙智能移动单元BMU(Bluetooth Mobil Unit)两部分组成。BMB由一个在Piconet中担任Master的蓝牙设备加装无线射频功率放大器和计算机主机(或单片计算机)组成，如图2-1。主机除安装操作系统外，还安装应用智能软件包。

图2-2是本发明设计的蓝牙智能移动基站配置图。虚线部分包括的三个模块是蓝牙特殊利益集团SIG公开的技术标准，市场上也有现成的商品，无须单独设计和制造。非对称加密软件，是市场上公开销售的加密算法程序的商品软件。功率放大器也可选用市场上批量销售的商品电路，无须重新开发或制造。主机可选用个人电脑和Windows操作系统。应用软件可根据实际需要编程。

蓝牙智能移动基站各模块的安装方法：

(1)蓝牙模块是将外购的蓝牙芯片组装成一个蓝牙模块线路板，插装在主机总线的扩展槽内，做为主机专用外设，由主机操作系统控制和调用。

(2)非对称加密软件的安装形式视不同情况确定，如果采购或开发的非对称加密软件已固化在芯片内，则将该芯片组装成线路板，插装在总线的扩展槽上，做为主机的专用外设，由主机操作系统控制和调用。如果采购或开发的非对称加密软件仍然是程序形式，则可将智能软件安装在主机系统硬盘上，成为主机应用程序的一部分。

(3)功率放大器与主机输出接口可以插装在主机内，也可以独立安装在主机外，通过电缆与主机输出接口连接。

(4)天线接在功率放大器末端，视应用需要放置。

(5)应用软件可以直接安装在主机的硬盘上。

蓝牙智能移动基站的工作流程如下：主机开机→进入主机操作系统→选项进入蓝牙智能移动基站系统→硬件调用蓝牙模块和软件调用智能软件包；然后从硬件调用蓝牙模块→硬件调用射频卡功率放大器→通过天线持续发射大功率呼叫信息寻找蓝牙智能移动单元。

蓝牙智能移动基站周期性(每隔1.28秒，也可以通过特殊设置减短间隔)地监听周围的蓝牙设备。当蓝牙智能移动单元进入监听范围(可根据需要通过调整发射设置为10cm、1m、10m、100m)时，蓝牙智能移动单元接收到蓝牙智能移动基站的大功率射频辐射，移动智能单元上的射频电源充电，当到达工作电压时，蓝牙智能移动单元通电开始工作，蓝牙智能移动单元就成为了一个有源的蓝牙设备，可以与蓝牙智能移动基站之间建立无线通信连接。

蓝牙智能移动单元BMU(Bluetooth Mobil Unit)的体系结构如图2-4，它区别于典型蓝牙系统的最大特征是，在一个典型蓝牙系统原有四个功能模块的基础上，增加了三个功能模块：主控制器操作系统，智能软件包和移动电源。由于有了这三个模块，蓝牙系统才能够真正成为脱离主机独立承担信息处理功能的信息设备即智能移动单元。

图2-5为蓝牙智能移动单元的配置图。虚线范围为蓝牙智能模块，可以通过市场上采购蓝牙芯片而获得。单片式主机(CPU)也是商业芯片，可以根据实际需要选购。智能软件包主要包括两个部分，一个是单片机CPU操作系统，一个是非对称加密软件，这两个部分均有商品软件出售，可以选购适配。

图2-6是蓝牙智能单元中射频电源的硬件配置图。其工作原理如下：天线接收到蓝牙智能移动基站发射的大功率蓝牙射频信号后，将其数字信号传递给蓝牙射频模块；将其电磁能信号接入电磁感应电路，转换为高频交流电，传输给变压器升压10-100倍(根据需要确定)，变压器将升压后的交流电输送给整流器整理为近似直流的电流，再将近似直流电传输给稳压器校正为直流电，向蓝牙芯片组、单片计算机和数据存储器供电，使上述各个模块进入工作状态，同时将剩余电能传输给储能器，延长电源工作时间，并提高供电质量。电源数据存储器和单片式计算机就使蓝牙智能单元成为一个功能齐备的独立蓝牙设备，自动向周围发射监听信号，当发现蓝牙智能移动基站后，立即建立通信，实现蓝牙智能移动基站与蓝牙智能移动单元的连线。

蓝牙智能移动单元的安装方法是将单片式计算机、数据存储器、射频电源芯片和电路元件以及蓝牙芯片焊接在印刷板上，接上无线天线，装外包装壳。利用这种方法可以制造一个试验模型。由于体积大、元器件多，实用性和可靠性都会受到影响。在大规模应用蓝牙智能移动认证方案时，可以将蓝牙智能移动单元的主要部分除天线外，集成到一个集成电路芯片上，将天线印刷在一个塑料粘接基上，这样蓝牙智能移动单元的体积将会很小，运行会比较稳定，价格也会逐渐接近实用水平。

2、本发明的创新还表现在提供了蓝牙智能移动基站对蓝牙智能移动单元进行智能移动认证的解决方案。

智能，意为认证的高度目的性、确定性和保密性；移动，意为认证主体、客体位置的不确定性，特别是在蓝牙智能移动单元相对于蓝牙智能移动基站处于运动状态，位置完全不确定的情况下完成认证过程。认证，是对数据规定性(包括一个数据集合的真实、准确和全面性)的确认过程。智能移动认证包括三个组成部分：写入、读出比对核准和改写。下面简要介绍蓝牙智能移动基站对蓝牙智能移动单元进行数据认证的操作过程。

(1)写入。打开蓝牙智能移动基站。在主机控制下，蓝牙芯片发出搜寻信号，经功率放大器放大，通过天线进入空间。当蓝牙智能移动单元进入蓝牙智能移动基站功率覆盖范围时，智能移动单元的射频电源开始工作，输出电能给单片式计算机、数据存储器和蓝牙芯片供电，智能移动单元进入工作状态。智能移动单元进入工作状态后，立即通过蓝牙芯片发射搜寻信号，与蓝牙智能移动基站建立连线。

蓝牙智能移动基站与蓝牙智能移动单元连线后，发出一个蓝牙数据文件。数据文件以分组的形式传输。每一个分组由三个部分组成：识别码、分组头和有效载荷。蓝牙技术对各部分的长度规定为识别码72位，分组头54位，有效载荷0-2745位。本发明将有效载荷分为两段：第一段为密钥载荷0-1024位，主要承载经过编码的密钥；第二段为写入数据载荷0-1721位。蓝牙智能移动基站或智能移动单元接到对方传来的分组数据组后，通过对识别码和分组头的识别，确认为应收的蓝牙文件，将有效数据载荷传入数据存储区的一个缓冲区。计算机将缓冲区中的有效载荷第一段密钥同移动单元的密钥数据库中预先存储的密钥进行比对，当发现某个子存储区中的私钥密码与密钥一致时，计算机即将缓冲区中有效载荷的第二段写入数据载荷写到该私钥对应的存储区中。如果写入数据载荷大于有效载荷减去密钥2745-1024＝1721位时，写入数据可以拆分为多个数据组进行传输。那么在数据分组时，将写入数据按顺序切分成若干个数据组有效载荷的第二段，用同样的密钥编成有效载荷的第一段，再将所有的数据组一并进行分组传输。蓝牙智能移动单元接到多个数据组时，按照数据头的顺序将有效数据载荷拼装并存入存储器中的缓冲区。

在缓存区，计算机将数据组中有效数据载荷第一段一样的数据组的有效数据载荷第二段按顺序拼接成一个完整的数据文件。计算机再将缓冲区中存放的有效数据载荷第一段拿出与存储器中的密钥库比对，当发现相同的私钥时，则将第二段有效数据载荷写入私钥对应的存储器子存储区。

蓝牙智能移动基站按照这种方法，可以将非固化在蓝牙智能移动单元芯片中的所有数据，逐项写入蓝牙智能移动单元的数据存储器中。

(2)读出数据进行比对认证。打开蓝牙智能基站。在主机控制下，蓝牙芯片发出搜寻信号。经功率放大器放大，通过天线以电磁波形式进入空间。当蓝牙智能移动单元进入蓝牙智能移动基站功率覆盖范围时，智能移动单元的射频电源开始向单片式计算机、数据存储器和蓝牙芯片供电。蓝牙智能移动单元被激活，开始工作。蓝牙智能基站发现了蓝牙智能移动单元，或者是蓝牙智能移动单元发现了蓝牙智能移动基站，两者立即进行通信连接。建立连线后蓝牙智能移动基站发出一个由分组数据文件写成的读出数据的文件。这个文件的有效数据载荷分为两个部分：第一段为密钥文件0-1024位，承载一个公钥密码；第二段为一个读出操作的申请文件0-1721位。蓝牙智能移动单元接到这个文件后，将有效数据载荷存放在存储器的缓冲区上，单片式计算机读出公钥文件与存放在存储器中的密钥库进行比对。当找到一个公钥与有效载荷中的公钥一致时，则打开与该公钥对应的子存储区，读出这个文件，并将这个文件存入缓冲区中的读操作申请文件中，与公钥文件拼装成有效载荷，经过蓝牙芯片加装识别码和数据头组成一个分组文件，通过蓝牙射频传输给蓝牙智能移动基站。蓝牙智能基站接到蓝牙智能移动单元传回的分组数据后，将有效载荷经蓝牙模块传输给主机，主机调用智能软件包进行解密处理，将解密完的数据与在主机存储器中的应用软件数据库里进行比对，比对一致时，主机发出通过认证的指令，显示或打印、记录认证通过信息；比对不一致时，显示或打印、记录认证不通过或否定的信息。

(3)改写。改写的操作是先按上述(2)进行读出操作。将读出的信息经主机处理后，产生写入的信息，再按上述(1)进行写入操作。

3、本发明的创新还表现在将数据存储器分为N(N＞1，可根据实际需要设定)个子存储区，并在每个子存储区上安装由非对称加密系统控制的门禁，使存储器中的数据独立存储，独立进行读和写作业，形成了移动存储的智能化和结构化新形式，提高了数据存储的安全性、准确性，特别是实现了在一个数据存储器中分不同时间、地点、顺序和权限进行记录、读取的立体架构。

下图，为非对称加密软件控制的存储器系统的体系结构。当公钥N＝第n个门禁码时，存储器控制程序读出n子区的数据；当私钥M＝第m个门禁码时，存储器控制程序写或改写第m个子区的数据；其余情况下，存储器控制程序关闭存储器。

本发明的应用

1、蓝牙身份证和护照。

传统的身份证和护照为纸制印刷品加传统防伪措施。首先印刷品的承载信息量受到印刷材料和技术的限制，其次是防伪技术主要采用明记防伪，防伪措施本身即容易被仿造。由于防伪的难度，使得传统的身份认证的可靠性受到挑战。图3-1是蓝牙智能移动身份认证的体系结构。

图3-2描述了蓝牙身份证(护照)包含的BMU系统所集成的四个子系统。应当说明的是，在实用阶段，BMU应集成在一块集成电路芯片上。

蓝牙身份证(护照)工作流程如下：

(1)蓝牙身份证(护照)的制作分为硬件制造和软件安装两部分。蓝牙身份证(护照)的硬件是由塑料证基、蓝牙智能移动单元芯片及印刷电路天线组成。如图3-3。蓝牙智能移动单元芯片集成了蓝牙模块、单片计算机和智能存储器。在智能存储器中固化了单片式计算机操作系统、非对称加密软件和一个动态存储器及一个闪存存储器。动态存储器相当于单片式计算机内存，闪存存储器相当于单片式计算机的外存。只具备硬件的蓝牙身份证(护照)，相当空白证基，不能用来反映身份特征。

对应于居民个体的有效蓝牙身份证(护照)，必须将居民身份的规定内容和提交验证机构的身份核验内容编成软件存储在闪存存储器内，智能移动单元才能够承担蓝牙身份证(护照)的功能。

(2)发行机关首先制备大量的空白蓝牙身份证(护照)证基和蓝牙身份证(护照)制卡机。这种制卡机实际上是一部蓝牙智能移动基站。制卡机将承载了姓名、性别、民族、出生日期、出生地点、常驻地址、身份序号等公开内容和指纹、声纹、相片、遗传密码等身份特征内容的计算机程序写入担任蓝牙身份证(护照)证基的蓝牙移动智能单元的数字存储器中，就完成了一个蓝牙居民身份证(护照)的制作。

(3)蓝牙身份证(护照)的核验机关，必须置备大量的蓝牙身份证(护照)的识别机。这种识别机实际上也是一种蓝牙智能移动基站。这种基站根据需要附带一些特殊外设：例如，数码相机、指纹识别仪、声纹识别仪等。在核验身份时，居民将携带的蓝牙身份证(护照)放置或带入检测区内时，蓝牙身份证(护照)识别机按照应用软件的要求，读出蓝牙身份证(护照)中记录的身份特征内容，与附带外设从持证人身体上取得的核验内容相比对，如果一致，则通过身份认证并记录蓝牙身份证(护照)上记载的身份规定内容，显示、打印或记录认证的结果。如果蓝牙身份证检测外设采样取得的核验内容与蓝牙身份证记录的特征内容不一致时，则拒绝认证，同时显示、打印或记录拒绝认证的信息。

采用蓝牙智能移动认证方案进行居民身份认证，有三大好处：一是可以大大增加认证要件的数量和规模，例如加入多幅照片、指纹数据、声纹数据甚至DNA密码，提高认证客体的规定性，强化其唯一性。二是采用了非对称加密方法，难以伪造和破译。三是公示的方法可以出示也可以便携，在对应的BMB蓝牙检测设备的工作范围内自动提交。

蓝牙身份证(护照)固定的数据模式为：姓名、性别、出身日期、民族、出生地、居住地、身份证号码(护照号)、职业、婚姻状况，发行地、发行机关、发行日期和有效日期等。

提供校验的公示内容为本人手签名格式、照片(正面头部、正侧面头部、正面全身)、电子签名(密码)、固定发声(声纹)、指纹(单侧食指、双侧食指或多指等)。在审验身份时，可根据需要和条件核验其中的一项或多项。上述每一项均存储在数据存储器的不同子库中，独立读取或写改。同时在存储器上可预留多个子区用于存储签证的要件或用于银行帐户、通行证等数字认证内容。这样，蓝牙身份证(护照)最终可以延伸为一个承担各项涉及身份认证职能的“蓝牙万能卡”。

2、蓝牙信用卡、储蓄卡和储值卡。

传统的信用卡、储蓄卡和储值卡公示的内容主要是户名和帐号(卡号)，防伪的措施主要是手写签名或密码(通常只有6位，存放在磁条上)，安全性较差。

蓝牙信用卡、蓝牙储蓄卡和蓝牙储值卡是雷同的，均为采用蓝牙智能移动认证方法进行帐户认证的应用。帐户认证时，固定的数据格式为：户名、开户银行、帐号、开户日期、开户金额、历次发生额和发生时间、地点、帐户余额以及利息项下的变动金额和结息的时间、地点等。提供校验的公示内容为：手写签名格式或电子签名(密码)、照片(正、侧面头部、正侧面全身)、指纹(单指或多指)，声纹(单音节或多音节)等。在审验时，可根据设备及需要核验全部或部分内容。上述各项均存储在蓝牙智能移动单元数据存储器的不同子库中，由非对称加密软件控制进行独立的写、读或改写。

为了便于说明，以下我们将蓝牙信用卡、蓝牙储蓄卡和蓝牙储值卡通称为蓝牙银行卡。蓝牙银行卡的首要功能是对持卡人操作帐户交易的合法有效性进行认证。在通过认证后，放行持卡人的交易行为并记录交易的内容和结果。蓝牙银行卡是一个高度集成的智能移动单元，其制作方法和体系结构与蓝牙身份证(护照)雷同。发卡银行事先备置大量空白卡基(类似于蓝牙身份证空白证基)和蓝牙银行卡制卡机，(其结构和功能与蓝牙身份证制卡机相似)。

蓝牙银行卡的工作流程如下：

(1)蓝牙银行卡制卡机将持卡人的开户信息(姓名、身份证号码、住址、帐号、保证人、开户金额、授信额度等)写入蓝牙银行卡。同时，通过特殊外设，根据需要记录核验持卡人身份所用的特征信息(如密码、指纹、声纹等)，写入蓝牙银行卡中。

(2)装备了蓝牙智能移动基站的柜员机，称为蓝牙柜员机。持卡人使用蓝牙信用卡前，先在蓝牙柜员机上进行身份认证。持卡人将蓝牙银行卡携带或置放进入蓝牙柜员机工作范围内，蓝牙柜员机上的蓝牙智能移动基站将蓝牙信用卡激活，双方建立连线。蓝牙柜员机首先读出蓝牙信用卡的帐号信息，然后对持卡人进行身份认证，即将持卡人的签名或生理特征样本采集，与储存在蓝牙信用卡上的备用核验信息进行比对、核验。如果相符，则显示或提示持卡人允许其操作帐户进行交易(支付、取现或存款等)。如果不相符，则通知持卡人重新提交签名或生理样本，或者，中止交易，直至没收蓝牙信用卡，报警等。

(3)持卡人完成帐户交易后，蓝牙柜员机根据最终交易记录，将交易过程和结果写入蓝牙银行卡，显示、打印或记录交易过程和结果，修改帐户余额。

采用BMU的信用卡、储蓄卡和储值卡有三大好处：一是可以大大增加帐户的规定内容，例如姓名、地址、电话、开户行、主要用途、主要来往帐户、主要支付对象等；二是可以极大地改善防伪措施，例如使用难以伪造的指纹、声纹、DNA密码等；三是可以利用蓝牙技术的特点进行自动提交，使银行卡的使用更为便利和安全。

3、蓝牙防伪。

蓝牙防伪是利用蓝牙智能移动认证方法在分辨商品真伪及其流通过程的一种应用。蓝牙防伪装置可以做成如图3-9的卡状，亦可采用其他形式，例如制作成商标状粘于商品的表面，制作成防伪零件隐藏在商品的本体内，例如酒瓶盖、网球拍手柄、鞋底或商品要件的底座、侧壁、盖子或包装盒上。商品身份数据格式，可以注明名称、产地、出厂时间、规格、型号、独立的顺序号、封装员身份代号和质检员身份代号等。提供校验的公示内容为批发商名称、进货时间、出货时间、交易地点、批量、价格、销售商的名称、进货时间、销售时间、地点、数量、价格及销售员身份代码等。在备注项里还可以记录购买者的身份及特征等。这样在蓝牙防伪装置中，记录了一个商品由产生到消费全过程的历史数据。上述每一项数据均存在相互独立的数据存储器子区内，每一个环节只能写入或改写一组数据。商品身份要件做为历史数据，后人只能读出而不能改写，保证了这种防伪方法的可靠。

利用蓝牙智能移动基站和蓝牙智能移动单元通信，核验商品个体的身份，这种认证方式，提供了一种可能，就是商品在生产和流通的过程中可以进行多次加密和多次识别，以确定商品的生产和流通途径，进行多重防伪。每件商品中附装(可以是明装在商品的表面，也可以暗装于商品的体内)一个蓝牙智能移动单元，做为商品认证的信息载体。生产厂家在产品总装或包装工序安装多台由蓝牙智能移动基站承担的防伪加密机。将加密应用软件定义给每个商品个体的生产商识别信息(如名称、顺序号、生产地、生产日期、规格、型号、外观特征或照片、颜色以及图样等)写入蓝牙智能移动单元。在批发或总经销商处，安装多台由蓝牙智能移动基站承担的识别-加密机。首先，将准备第二次加密的商品进行防伪识别，读出商品的生产商识别信息，再根据防伪软件规定对应该生产商信息的销售商信息写入蓝牙智能移动单元。

在零售商环节，同样配备由蓝牙智能基站承担的识别-加密机。在售出时，首先读出商品的生产者信息和销售商信息，然后再根据防伪软件中与该生产者、销售商信息对应的零售商信息和销售时间、地点及购买者的信息写入承担商品防伪标识载体的蓝牙智能移动单元中，同时，显示、打印或记录商品的各种防伪信息给购买者或社会监督机构。

商品的制造者还可以向超级市场、百货商场、质量监督机构、市场管理机构或消费者提供自产商品的蓝牙防伪识别器。这种识别器配置图见图3-15、图3-16。防伪装置建立通信，可以读出并显示或记录商品的生产者、销售商、零售商和购买者信息，以确定商品的真伪。

传统的防伪措施主要是通过两个方向发展起来的。一种是物理防伪措施，即通过增加附设的防伪零件、图象、装置等，来提高商品的规定性特征。这种方法的缺点是防伪内容是公开的，防伪措施本身即可以被伪造，因此难以实现可靠的防伪。另一种是数码防伪，即每一个商品在出厂时得到一个唯一的身份号，用户在购买或使用时可以通过电话或因特网与厂家核对，核对后该号码即失效，以保证商品的唯一性。这种方法有两个缺陷。其中第一是核对的手段和程序复杂，不便普及；第二是无法防止生产厂家造伪。例如来样加工或来料加工的制造厂商，冒用委托方商标大量制造“水货”，侵害品牌拥有者的商标权益。

利用蓝牙智能移动认证方法进行商品认证防伪解决了上述问题。生产商或商标拥有者在商品出厂时，在商品附带(或隐藏)的BMU中存入商品个性特征的要件(品名、产地、生产日期、规格、尺寸、编号乃至照片、图样等)，这些信息除制造者(或商标拥有者)外，只能读出，不能改写。商品进入流通环节后，总经销商、分销售、零售商依次将自己的名称、销售时间及销售地点、顺序号、经手人或负责人等信息存入自己对应的存储子库中，这些信息分别只能由一个方面写入，而其余方面只能读出。因此，在商品附带(或隐藏)的BMU中，自然形成了一个商品的电子“履历表”，这个履历表是任何一方面均难以仿制或伪制的。最后，在BMU中设一个专门的子数据库，存入商品购买、拥有、转让或报废的信息，使商品得以终生认证，终生防伪。

4、蓝牙地铁票、蓝牙飞机票和蓝牙通行证，以下通称为蓝牙区间计费，是将蓝牙身份认证和蓝牙帐户认证结合起来。所以蓝牙区间计费的物理形式及数据结构与蓝牙身份证和蓝牙银行卡雷同。只是在数据内容上，可根据实际应用的需要相对于身份认证适当简化，而在帐户认证方面主要是利用帐户的储值功能，进行费用的结算或出入境行为的记录和统计分析。

传统的区间计费方法主要是两种，一种是借助于纸质的印刷品，另外就是磁卡和IC卡。纸质印刷票式的区间计费要耗费大量的人力进行售票和检票，而且难以实现远程购票(即网络售票)。磁卡和IC卡提高了自动化水平，但防伪的难度增加了。特别是民航客运和城市轨道交通的疾速发展，呼唤着一种更加可靠和便捷的区间计费方法。蓝牙智能移动认证方法提供了一个完整的区间计费解决方案。它的优点是可以远程或无线自动售票和检票。对于民航或各种限制出入的关卡，可以把售票、检票与身份认证和帐户认证集成在一个蓝牙智能移动单元中，不仅提高了区间计费的效率，同时也大大提高了安全性和可靠性。

(1)蓝牙地铁票是用蓝牙智能移动单元制作的电子票。这种电子票主要功能是计费和结算，由于涉及的金额不大，可以减少甚至忽略身份认证的内容。旅客可以一次购票，多次使用，按累计运行区间扣收票款。当票款不足下一次旅行时，可以补交费，因此蓝牙地铁票可以多次重复使用。在交款时可以在网上交款，大大提高收费和检票的自动化水平。

采用蓝牙地铁票，要求地铁运营商制备蓝牙售票机和蓝牙检票机，蓝牙售票机和蓝牙检票机联网工作。旅客买票时，蓝牙售票机将票款数据写入蓝牙地铁票。旅客进入地铁时，在入口处蓝牙地铁票与蓝牙检票机自动连线，记录区间起点。旅客结束旅行，在出口处蓝牙地铁票与蓝牙检票机连线，记录区间终点，结算通行费用，核减蓝牙地铁票上的票款余额。旅客补交票款充值时，在进站口上，通过进站检票机进行充值。如果蓝牙地铁票款余额不足最小区间旅费时，蓝牙检票机拒绝旅客进站。当旅客在出站时，蓝牙地铁票票款余额不足支付旅行区间的旅费时，出站口检票拒绝旅客出站，并报警通知工作人员追缴旅客的票款。

(2)蓝牙关卡通行证。利用蓝牙智能移动单元可以制成蓝牙关卡通行证。即将申请通行关卡的申请人的身份数据和通行权限存储在蓝牙通行证上。再将申请人的电子签名或生理特征(照片、指纹、声纹等)为核验特征内容也存储在通行证上。申请人向通行部门申请通行时，审批部门将准许通行的范围、时间、频率等限制性条件通过由蓝牙智能移动基站制成的签证机写入蓝牙通行证内的存储器中。当持证人通关时，设置在关卡的蓝牙检测机读出蓝牙通行证的数据与申请人输入的密码或生理特征对照，如果一致则放行并记录通行数据；如果不一致则禁行。如图3-20，图3-21，图3-22是蓝牙通行证的工作流程图。

发卡机关应制备蓝牙制卡机如图3-23，批准机关应制备蓝牙签证机如图3-24，验证机关应制备蓝牙检测机如图3-25。

(3)蓝牙飞机票。飞机票由于涉及航空安全问题，所以包含了大量的旅客身份认证的内容，并且检票时也要求配合身份证件联合检验。采用蓝牙智能移动单元制作蓝牙飞机票，具有得天独厚的优势。在蓝牙身份证的存储器中，开辟一个票务存储区。在乘客购买飞机票时，将飞机票的时间、航班、票款等信息写入票务存储区。旅客在空港检票时进入检票区时，联合核验旅客身份和机票数据信息，确定是否放行旅客通行。

按照相同的原理，可以制作蓝牙船票，蓝牙火车票和蓝牙会员(消费)卡等，适用于各种需要联合核验消费者身份的电子支付凭据。

如图3-27是制作蓝牙飞机票票基流程。

上述四项应用在蓝牙智能移动基站方面，主要考虑应用需求和射频功率的要求，适当调整基站无线射频发射的功率以及应用软件的选用等。由于蓝牙协议支持TCP/IP协议，现行的应用软件绝大多数可以与BMB对接，因此上述四项应用是完全可行的，全部功能模块都可以采购市面流行的芯片和应用软件产品搭建并与现行系统对接。

Claims (7)

1、一种智能移动认证方法，包括以下步骤：

蓝牙智能基站发出搜寻信号，当蓝牙智能移动单元进入蓝牙智能移动基站功率覆盖范围时，智能移动单元的射频电源开始供电。蓝牙智能移动单元被激活，向智能移动基站回送信号；

根据所述回送信号，智能基站与智能移动单元建立通信连接；然后，蓝牙智能移动基站发出一个由分组数据文件写成的读出数据的文件，这个文件的有效数据载荷分为两个部分：第一段为密钥文件0-1024位，承载一个公钥密码；第二段为一个读出操作的申请文件0-1721位；

蓝牙智能移动单元接到这个文件后，将有效数据载荷存放在存储器的缓冲区上，读出公钥文件与存放在存储器中的密钥库进行比对。当找到一个公钥与有效载荷中的公钥一致时，则打开与该公钥对应的子存储区，读出预先写入的对应文件，并将这个文件存入缓冲区中的读操作申请文件中，与公钥文件拼装成有效载荷，经过蓝牙芯片加装识别码和数据头组成一个分组文件，通过蓝牙射频传输给蓝牙智能移动基站；

蓝牙智能基站接到蓝牙智能移动单元传回的分组数据后，调用智能软件包对有效载荷进行解密处理，将解密完的数据与所存储的数据进行比对，比对一致时，发出通过认证的指令。

2、根据权利要求1所述的方法，还包括向智能移动单元写入数据文件的步骤。

3、根据权利要求1所述的方法，还包括对所述的写入数据改写的步骤。

4、一种根据权利要求1所述的智能移动认证方法对身份认证的方法。

5、一种根据权利要求1所述的智能移动认证方法对帐户认证的方法。

6、一种根据权利要求1所述的智能移动认证方法对商品认证的方法。

7、一种根据权利要求1所述的智能移动认证方法进行区间计费的方法。

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