CN1671227A - 一种手机安全通信的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手机安全通信的方法及系统，其采用一智能外部存储装置对手机进行激活处理；在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机相耦合；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。避免了克隆IEM卡或数据在传输过程中被人中途截取，也同时避免了对PHS用户或者运营商的侵权行为而造成的相应损失。

Description

一种手机安全通信的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，其特别涉及无线通信终端的安全通信，具体的讲是一种手机安全通信的方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，保障通信的安全性越来越重要。特别是在无线系统多样化的今天，无论是对于传统的2G系统，还是全新的CDMA系统，乃至PHS系统，保证合法的通信不仅涉及到运营商的利益，更直接关系到广大用户的利益。

目前，全球移动通信系统(GSM：Global System for Mobilecommunication)采用用户身份识别卡(SIM：Subsriber Identity Module)的方式来实现手机的安全通信。SIM卡可为手机分配一个用户号码，并存储运营商信息，同时可对复数个电话号码进行存储。SIM卡具有手机的个人识别码(PIN：Personal Identification number)和解锁密码(PUK：PIN UnblockingKey)。在实际应用中：

一、由SIM卡生产厂商向SIM卡内存入系统的原始数据；

二、由GSM网络运营商在将SIM卡发放给用户时存入网络参数和用户数据，这些数据包括：

(1)鉴权和加密信息Ki(Kc算法输入参数之一：密钥号)；

(2)国际移动用户识别号(IMSI：International Mobile SubscriberIdentity)；

(3)A3：IMSI认证算法；

(4)A5：加密密钥生成算法；

(5)A8：密钥(Kc)生成前，用户密钥(Kc)生成算法。

三、由用户自己存入的数据，比如：电话簿，短信息，固定拨号，缩位拨号，性能参数，话费记数等。

四、用户在用SIM卡过程中自动存入和更新的网络接续和用户信息类数据。包括最近一次位置登记时的手机所在位置区识别号(LAI：Location AreaIdentification)，设置的周期性位置更新间隔时间，临时移动用户识别号(TMSI：Temporay Mobile Identification)等。

可见SIM卡使得手机用户可以在保留所有与自己相关的服务不变的情况下，根据自己的爱好和新产品的功能更换手机。然而，手机和SIM卡又是同时使用的，所以手机一旦丢失，SIM卡必然随之丢失。即便用户可通过及时挂失的方式来防止他人盗打电话，也可以通过办理补卡手续找回自己原来的用户号码和相应的账户信息，但是由用户自己存入SIM卡的数据，比如：电话薄数据，短信息数据等将无从恢复；并使他人有机会窃取SIM卡中的重要数据，从而可能给用户造成不可估量的损失。

所以现有技术中使用的SIM卡在保证手机中存储信息的秘密性、安全性方面仍存在着一定的缺陷，这便给手机安全通信造成隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手机安全通信的方法及系统，用以解决现有技术中存在的信息存储的秘密性、安全性问题，从而解决手机安全通信的问题。本发明的技术方案为：

一种手机安全通信的方法，其采用一智能外部存储装置对手机进行激活处理；在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机相耦合；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。

为所述的智能外部存储装置设置智能外部存储装置密码(IEM ID)，为所述的手机设置手机密码(PSID)，并且：

所述的智能外部存储装置中存储有手机密码的初始值，所述的手机中存储有智能外部存储装置密码的初始值；

在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机进行数据交换，所述的智能外部存储装置记忆锁定所述的手机密码，所述的手机记忆锁定所述的智能外部存储装置密码。

在所述的智能外部存储装置中存储的内容有：运营商信息、国家代码、鉴权码、鉴权算法、控制信道码、手机物理号、运营商代码、PIN码和PUK码、用户个人信息、以及智能外部存储装置初始密码；并采用加密算法对所述存储的内容进行加密。

采用反熔丝技术，将手机运行程序和鉴权码封装在所述的智能外部存储装置中。

所述的采用加密算法对所述存储的内容进行加密是指：对智能外部存储装置中存储的所述的运营商信息采用Camellia加密算法进行加密，其余内容则采用DES加密算法进行加密。

采用反熔丝技术，将密钥存储在引导程序中。

本发明方法包括手机与智能外部存储装置相互认证鉴权并相互锁定的步骤：

步骤一、检测手机和智能外部存储装置双方是否为匹配设备，若是则认证通过，并进入第三步骤，若否则认证不能通过，进入第二步骤；

步骤二、检测手机和智能外部存储装置是否均为初始状态，如均为初始状态则认证通过，如手机和智能外部存储装置中有一方不是初始状态，则认证失败；

步骤三、用户通过键盘命令选择相应的操作，手机通过数据接口将该用户命令传送给智能外部存储装置，手机与智能外部存储装置通过命令分析进行相应的操作。

所述的步骤一包括以下具体步骤：

在手机和智能外部存储装置中预制各自的密码(ID)，手机密码为PSID，智能外部存储装置密码为IEMID，同时手机和智能存储装置中也预制了对方的密码(ID)，在智能外部存储装置中PSID＝＝0，在手机中IEMID＝＝0；当手机与智能外部存储装置之间通过通用数据接口连接后，首先智能外部存储装置与手机之间先检测是否为匹配设备，智能外部存储装置向手机发送认证请求，同时发送自己的IEMID给手机，手机在接收到认证请求后，将接收到的IEMID与自身存储的IEMID比较计算，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向智能外部存储装置发送认证应答，同时发送自己的PSID信息，智能外部存储装置接收到认证应答后，将接收到的PSID与自身存储的PSID比较，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向手机发送认证通过指示，进入第三步骤；

所述的步骤二包括以下具体步骤：当手机接收到的IEMID与本身存储的IEMID比较后的比较值为假，则手机将检测保存的IEMID值是否为IEMID＝＝0，如果不是，则认证失败，如果是，则向智能外部存储装置发送含有PSID信息的认证应答，智能外部存储装置检测自身存储的PSID，当PSID＝＝0时，IEM保存接收到的PSID，同时向手机发出包含有IEMID信息的认证通过指示，手机保存接收到的IEMID，进入第三步骤。

本发明方法包括手机释放智能外部存储装置的步骤：

手机先向智能外部存储装置发送解除匹配请求，智能外部存储装置给出解除匹配应答，手机将保存的IEMID置0，智能外部存储装置将保存的PSID置0，手机和智能外部存储装置都进入初始状态。

所述的手机是指：PHS手机；所述的智能外部存储装置为便携式。

本发明还提供了一种手机安全通信系统，包括：具有数据接口的手机，由CPU、存储器、输入输出接口构成的智能外部存储装置，

所述的智能外部存储装置的输入输出接口与所述手机的数据接口连接，以对手机进行激活处理；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。

所述的智能外部存储装置为卡状。

本发明的有益结果在于，通过提供一种手机安全通信的方法及系统，我们在手机机卡分离的基础上，可以通过机卡相互记忆锁定对方的ID，上述这种方法可以防止非法用户盗打手机，通过对信息和数据采取一系列的加密算法，同时在硬件上采取反熔丝技术避免了克隆IEM卡或数据在传输过程中被人中途截取，也同时避免了对PHS用户或者运营商的侵权行为而造成的相应损失。

附图说明

图1是本发明手机与智能外部存储装置的连接示意图；

图2是手机与智能外部存储装置相互认证鉴权并相互锁定的流程图；

图3是手机释放智能外部存储装置的流程图；

图4是智能外部存储装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明为一种手机安全通信方法及系统，其中包括：具有数据接口1的手机，其特征在于还包括：由CPU、存储器、输入输出接口2构成的智能外部存储装置(如图4所示)，所述的智能外部存储装置的输入输出接口与所述手机的数据接口连接，以对手机进行激活处理；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。

现以PHS手机为例，且所述的由CPU、存储器、输入输出接口构成的智能外部存储装置被制成一智能外部存储卡(IEM卡)，则具体实施方式如下：

在PHS手机机卡分离的基础上，可以通过机卡相互记忆锁定对方的ID，然后通过对信息和数据采取一系列的加密算法，同时在硬件上采取反熔丝技术。上述这种方法可以防止非法用户盗打手机，克隆IEM卡，也可以防止数据在传输过程中被人中途截取，避免对PHS用户或者运营商的侵权行为以及相应的损失。在IEM卡中为PHS手机的应用存储了如下信息：

1)IEM卡中：运营商信息；国家代码；鉴权码；鉴权算法；控制信道码；手机物理号；运营商代码；PIN码和PUK码；用户个人信息等。IEM卡的初始ID；

2)手机中：IEM ID。

手机中不仅具有自身的PSID，同时也存储初始IEM ID，且IEMID＝＝0。

IEM中具有自身的IEMID，同时也存储初始PS ID，且PSID＝＝0。

IEM中存储的运营商信息采用Camellia加密算法，其它数据信息则采用数据加密安全性加密算法(DES：data encrypation security)。

物理上采用反熔丝技术，使用该技术将手机运行程序和鉴权码封装在IEM卡MCU(MCU：master control unit)的FLASH中，使用该技术的器件可在最终发送给用户之前进行设置，这种器件不存在可拦截的位流。确定可编程部件中可编程元件的状态(开或关)具有相当的难度，所以确定一个可编程反熔丝或Flash开关元件的开关状态极其困难。确定某个反熔丝的状态是极其困难的。基于反熔丝的FPGA利用一小片面积小于1(m？正方形的电介质作为两个金属线路之间的开路开关。在需要连接两个金属线路时，利用可编程脉冲来使该电介质短路。这种短路的直径小于100纳米。从顶部是看不到这些短路介质的。因此，要对其进行物理验证必须对这些器件进行反处理或截取横断面。这种方法远非一种精确的方法，需要经历多次试验和错误，并且通常需要截取多个横断面才能找到一个用于短接电介质线路。

我们利用这种技术将秘钥(加密数据时的加密秘钥)和程序一起封装在IEM卡中的FLASH中，这样由于技术本身的特征，程序本身不能被克隆，另外在数据传输过程中，如果有人从中途截取数据，由于没有得到秘钥，解码出来的数据也不是正确的。

保密，安全功能的实现：

当用户从运营商处购买到IEM卡后，与所购买的手机连接，IEM上电开始工作。IEM卡具有IEMPIN码，每次操作IEM卡都要首先输入6位数字IEMPIN密码，才可进入对IEM卡的操作状态。

手机与IEM卡第一次连接的时候，IEM和PS互相记忆对方的ID，IEM激活手机的同时，手机对IEM卡锁定，此时如果IEM卡不甚丢失，也不用担心被别人读取卡片上的数据。当想用IEM卡激活另一部手机时，必须先把IEM卡与原手机连接，通过手机对IEM的锁定解锁。然后才可以用来激活另一部手机，这样就完全保证了手机使用的安全性和保密性。如果原手机丢失，您也不用担心，可以将卡拿到运营商那里，运营商提供IEMPUK码，是专门用来对IEMPIN码的解锁码，是一串无规律的数字，解锁后可以将IEM内容载入到新买的PHS手机中。

运营商的信息采用Camellia算法，其它数据信息采用DES加密算法。

为了防止IEM卡在单独的情况下被复制，我们采用反熔丝技术，将密钥存储在引导程序中，这样非法分子即使在IEM卡单独的情况下，也无法读出引导程序，而读出的数据全是经过DES加密处理的数据，这种加密算法在没有密钥开启的情况下根本无法解读。

认证过程如下：

图2是手机与IEM卡相互认证鉴权并相互锁定的过程。

步骤一、PHS手机和智能外部存储装置检测双方是否为匹配设备，若检测到双方为匹配设备，则认证通过，进入第三步骤，若检测到双方不是匹配设备，则认证不能通过，进入第二步骤；

手机和智能外部存储装置在制作的过程中，各自预制了各自的ID，手机为PSID，智能外部存储装置为IEMID，同时手机和智能存储装置中也预制了对方的ID，在IEM卡中PSID＝＝0，在手机中IEMID＝＝0。当PHS手机与智能外部存储装置之间通过通用数据接口连接后，首先智能外部存储装置与手机之间先检测是否为匹配设备，智能外部存储装置向手机发送认证请求，同时发送自己的IEMID给手机，手机在接收到认证请求后，将接收到的IEMID与自身存储的IEMID比较计算，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向智能外部存储装置发送认证应答，同时发送自己的PSID信息，智能外部存储装置接收到认证应答后，将接收到的PSID与自身存储的PSID比较，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向手机发送认证通过指示，进入第三步骤。

步骤二、检测PHS手机和智能外部存储装置是否均为初始状态，如均为初始状态则认证通过，如PHS手机和智能外部存储装置中有一方不是初始状态，则认证失败；

当手机接收到的IEMID与本身存储的IEMID比较后的比较值为假，则手机将检测保存的IEMID值是否为IEMID＝＝0，如果不是，则认证失败，如果是，则向智能外部存储装置发送含有PSID信息的认证应答，智能外部存储装置检测自身存储的PSID，当PSID＝＝0时，IEM保存接收到的PSID，同时向手机发出包含有IEMID信息的认证通过指示，手机保存接收到的IEMID，进入第三步骤。

步骤三、用户通过键盘命令选择相应的操作，PHS手机通过数据接口将该用户命令传送给智能外部存储装置，PHS手机与智能外部存储装置通过命令分析进行相应的操作。

图3是与IEM卡匹配手机释放IEM卡的过程。

若用户命令为“更换手机，解除匹配”，其匹配解除的过程如下：如图5所示，用户在解除手机匹配时，需要将智能外部存储装置与手机连接，手机开机后会检测智能外部存储装置是否存在，若存在，并且认证通过后，手机先向智能外部存储装置发送解除匹配请求，智能外部存储装置给出接触匹配应答，手机将保存的IEMID置0，智能外部存储装置将保存的PSID置0。手机和智能外部存储装置都进入初始状态。

综上所述，在PHS手机机卡分离的基础上，可以通过机卡相互记忆锁定对方的ID，然后通过对信息和数据采取一系列的加密算法，同时在硬件上采取反熔丝技术。本发明可以防止非法用户盗打手机，克隆IEM卡，也可以防止数据在传输过程中被人中途截取，避免对PHS用户或者运营商的侵权行为以及相应的损失。

以上实施例仅用于说明本发明，而非限定本发明。

Claims (13)

1.一种手机安全通信的方法，其特征在于，采用一智能外部存储装置对手机进行激活处理；在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机相耦合；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述的智能外部存储装置设置智能外部存储装置密码，为所述的手机设置手机密码，并且：

所述的智能外部存储装置中存储有手机密码的初始值，所述的手机中存储有智能外部存储装置密码的初始值；

在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机进行数据交换，所述的智能外部存储装置记忆锁定所述的手机密码，所述的手机记忆锁定所述的智能外部存储装置密码。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的智能外部存储装置中存储的内容有：运营商信息、国家代码、鉴权码、鉴权算法、控制信道码、手机物理号、运营商代码、PIN码和PUK码、用户个人信息、以及智能外部存储装置初始密码；并采用加密算法对所述存储的内容进行加密。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用反熔丝技术，将手机运行程序和鉴权码封装在所述的智能外部存储装置中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述的智能外部存储装置设置智能外部存储装置密码，为所述的手机设置手机密码，并且：

所述的智能外部存储装置中存储有手机密码的初始值、运营商信息、国家代码、鉴权码、鉴权算法、控制信道码、手机物理号、运营商代码、PIN码和PUK码、用户个人信息、以及智能外部存储装置初始密码；

所述的手机中存储有智能外部存储装置密码的初始值；

采用加密算法对智能外部存储装置中所存储的内容进行加密；

在物理上采用反熔丝技术，将手机运行程序和鉴权码封装在所述的智能外部存储装置中；

在进行所述的激活处理时，所述的智能外部存储装置与所述的手机进行数据交换，所述的智能外部存储装置记忆锁定所述的手机密码，所述的手机记忆锁定所述的智能外部存储装置密码。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述的采用加密算法对所述存储的内容进行加密是指：对智能外部存储装置中存储的所述的运营商信息采用Camellia加密算法进行加密，其余内容则采用DES加密算法进行加密。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用反熔丝技术，将密钥存储在引导程序中。

8.根据权利要求1或5或7所述的方法，其中包括手机与智能外部存储装置相互认证鉴权并相互锁定的步骤：

步骤一、检测手机和智能外部存储装置双方是否为匹配设备，若是则认证通过，并进入第三步骤，若否则认证不能通过，进入第二步骤；

步骤二、检测手机和智能外部存储装置是否均为初始状态，如均为初始状态则认证通过，如手机和智能外部存储装置中有一方不是初始状态，则认证失败；

步骤三、用户通过键盘命令选择相应的操作，手机通过数据接口将该用户命令传送给智能外部存储装置，手机与智能外部存储装置通过命令分析进行相应的操作。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述的步骤一包括以下具体步骤：

在手机和智能外部存储装置中预制各自的密码，手机密码为PSID，智能外部存储装置密码为IEMID，同时手机和智能存储装置中也预制了对方的密码，在智能外部存储装置中PSID＝＝0，在手机中IEMID＝＝0；当手机与智能外部存储装置之间通过通用数据接口连接后，首先智能外部存储装置与手机之间先检测是否为匹配设备，智能外部存储装置向手机发送认证请求，同时发送自己的IEMID给手机，手机在接收到认证请求后，将接收到的IEMID与自身存储的IEMID比较计算，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向智能外部存储装置发送认证应答，同时发送自己的PSID信息，智能外部存储装置接收到认证应答后，将接收到的PSID与自身存储的PSID比较，当比较值为假时，进入第二步骤，当比较值为真时，向手机发送认证通过指示，进入第三步骤；

所述的步骤二包括以下具体步骤：当手机接收到的IEMID与本身存储的IEMID比较后的比较值为假，则手机将检测保存的IEMID值是否为IEMID＝＝0，如果不是，则认证失败，如果是，则向智能外部存储装置发送含有PSID信息的认证应答，智能外部存储装置检测自身存储的PSID，当PSID＝＝0时，IEM保存接收到的PSID，同时向手机发出包含有IEMID信息的认证通过指示，手机保存接收到的IEMID，进入第三步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中包括手机释放智能外部存储装置的步骤：手机先向智能外部存储装置发送解除匹配请求，智能外部存储装置给出解除匹配应答，手机将保存的IEMID置0，智能外部存储装置将保存的PSID置0，手机和智能外部存储装置都进入初始状态。

11.根据权利要求1或5或7所述的方法，其特征在于，所述的手机是指：PHS手机；所述的智能外部存储装置为便携式。

12.一种手机安全通信系统，包括：具有数据接口的手机，其特征在于还包括：由CPU、存储器、输入输出接口构成的智能外部存储装置，

所述的智能外部存储装置的输入输出接口与所述手机的数据接口连接，以对手机进行激活处理；所述的手机被激活后，所述的智能外部存储装置与所述的手机断开，而成为一独立的装置。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的手机是指：PHS手机；所述的智能外部存储装置为卡状。

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