CN207504909U - 一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统，包括第一安全模块、第二安全模块、加密认证模块、控制诊断终端、车载TBOX终端和云端服务器；所述控制诊断终端与所述云端服务器进行第一密钥协商，所述第二安全模块与所述云端服务器进行第二密钥协商；所述控制诊断终端通过所述第一安全模块、所述云端服务器、所述加密认证模块、所述第二安全模块、所述车载TBOX终端与所述车辆控制诊断模块通信连接，对车辆进行远程控制或远程诊断；其中，所述控制诊断终端与所述云端服务器之间、所述车辆控制诊断模块与所述云端服务器之间采用不同的密钥，有效保障了远程控制诊断信息的信息安全，解决了现有技术安全性不足的问题。

Description

一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统

技术领域

本实用新型涉及车辆安全领域，具体的说，涉及了一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统。

背景技术

随着移动互联网的发展和嵌入式处理器性能的提升，车载TBOX终端也进入了高速发展的轨道，车载TBOX终端系统的功能越来越丰富，完成了从封闭到开放、从功能固定到按需扩展的转变。此外，通过云端服务器将智能终端与车载TBOX终端建立连接后，用户可通过智能终端查看车辆信息、控制车载系统，以实现遥控泊车、自动驾驶等功能，可以提高驾车的安全性和舒适度，增强驾车体验。

但是基于网络的车载TBOX终端在带来方便快捷的智能功能和高效的信息通信服务的同时，也带来了更多的安全隐患。例如，车载TBOX终端和智能终端通过网络连接云端服务器进行通信时，如果没有严格、安全的身份标识认证体系，容易造成用户数据或车辆信息的非法访问，影响用户数据和车辆安全；另一方面，黑客或恶意攻击者可能通过网络入侵云端服务器，拦截和窃取数据、发送异常指令，影响车载TBOX终端系统的安全性和服务性能，严重时会影响驾驶员和乘客的人身安全。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、方便快捷、安全性高、可靠度高的一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统，包括第一安全模块、第二安全模块、加密认证模块、控制诊断终端、车载TBOX终端和云端服务器；

所述第一安全模块连接所述控制诊断终端；所述加密认证模块连接所述云端服务器；所述第二安全模块通过车载网络通信模块通信连接所述云端服务器；所述第二安全模块通信连接所述车载TBOX终端，所述车载TBOX终端连接车辆控制诊断模块；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块和所述云端服务器与所述加密认证模块进行第一密钥协商获得第一数据加密密钥；

所述第二安全模块通过所述车载网络通信模块和所述云端服务器与所述加密认证模块通信进行第二密钥协商获得第二数据加密密钥；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥加密控制诊断指令并经所述云端服务器传送至所述加密认证模块；所述加密认证模块，接收来自所述云端服务器的控制诊断指令，用所述第一数据加密密钥解密以及用所述第二数据加密密钥加密后，通过所述车载网络通信模块传送至所述第二安全模块；所述第二安全模块，用所述第二数据加密密钥解密所述控制诊断指令，通过所述车载TBOX终端传送至所述车辆控制诊断模块进行指令执行；

所述车辆控制诊断模块的指令执行结果，经所述车载TBOX终端反馈至所述第二安全模块；所述第二安全模块，使用所述第二数据加密密钥加密所述指令执行结果，通过所述车载网络通信模块反馈至所述云端服务器；所述加密认证模块接收来自所述云端服务器的指令执行结果，用所述第二数据加密密钥解密以及用所述第一数据加密密钥加密后，通过所述云端服务器反馈回所述控制诊断终端；所述控制诊断终端控制所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥解密指令执行结果。

基于上述，所述云端服务器连接至少一个所述控制诊断终端，每个控制诊断终端具有唯一的第一身份认证信息；所述云端服务器与所述控制诊断终端根据所述第一身份认证信息进行第一身份认证；

所述云端服务器连接至少一个所述车载网络通信模块，每个车载网络通信模块连接一个具有唯一的第二身份认证信息的第二安全模块；所述云端服务器与所述第二安全模块根据所述二身份认证信息进行第二身份认证。

基于上述，所述云端服务器还包括会话检测模块和会话删除模块，所述会话检测模块用于向所述控制诊断终端发送会话是否结束的询问请求，接收所述控制诊断终端返回的询问结果并发送给所述会话删除模块；所述会话删除模块根据所述询问结果删除所述云端服务器与所述控制诊断终端的会话信息以及删除所述云端服务器与所述第二安全模块的会话信息，并通知所述加密认证模块删除所述第一数据加密密钥和所述第二数据加密密钥。

基于上述，所述第二安全模块的一端至少通过UART接口、USB接口和SD接口中的一种接口与所述车载网络通信模块相连，所述第二安全模块的另一端通过SPI接口与所述车载TBOX终端的中央处理器相连。

基于上述，所述控制诊断终端为智能手机、笔记本电脑、平板电脑、台式电脑或智能可穿戴设备，所述车辆控制诊断模块为行车控制MCU或ECU。

基于上述，所述第一安全模块和所述第二安全模块均为安全芯片；所述安全芯片采用非对称密码算法SM2和RSA进行身份认证和密钥协商。

本实用新型相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本实用新型通过控制诊断终端与云端服务器之间、第二安全模块与云端服务器之间分别进行密钥协商，并分别采用第一数据加密密钥和第二数据加密密钥加解密处理会话信息，有效地保证了远程控制与远程诊断的通信信息安全；通过控制诊断终端与云端服务器之间、第二安全模块与云端服务器之间分别进行身份认证，可以有效防止非法用户接入系统；同时通过将第二安全芯片外置的方式将车载TBOX终端的MCU与加解密过程脱离开，减少车载TBOX终端的MCU的业务量，具有安全可靠、实用性强的优点。

附图说明

图1是本实用新型系统的原理框图。

图2是本实用新型系统的另一原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统，包括第一安全模块、第二安全模块、加密认证模块、控制诊断终端、车载TBOX终端和云端服务器；

所述第一安全模块连接所述控制诊断终端；所述加密认证模块连接所述云端服务器；所述第二安全模块通过车载网络通信模块通信连接所述云端服务器；所述第二安全模块通信连接所述车载TBOX终端，所述车载TBOX终端连接车辆控制诊断模块；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块和所述云端服务器与所述加密认证模块进行第一密钥协商获得第一数据加密密钥；

所述第二安全模块通过所述车载网络通信模块和所述云端服务器与所述加密认证模块通信进行第二密钥协商获得第二数据加密密钥；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥加密控制诊断指令并经所述云端服务器传送至所述加密认证模块；所述加密认证模块，接收来自所述云端服务器的控制诊断指令，用所述第一数据加密密钥解密以及用所述第二数据加密密钥加密后，通过所述车载网络通信模块传送至所述第二安全模块；所述第二安全模块，用所述第二数据加密密钥解密所述控制诊断指令，通过所述车载TBOX终端传送至所述车辆控制诊断模块进行指令执行；

所述车辆控制诊断模块的指令执行结果，经所述车载TBOX终端反馈至所述第二安全模块；所述第二安全模块，使用所述第二数据加密密钥加密所述指令执行结果，通过所述车载网络通信模块反馈至所述云端服务器；所述加密认证模块接收来自所述云端服务器的指令执行结果，用所述第二数据加密密钥解密以及用所述第一数据加密密钥加密后，通过所述云端服务器反馈回所述控制诊断终端；所述控制诊断终端控制所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥解密指令执行结果。

优选的，所述加密认证模块为所述云端服务器内部的用于执行认证和加密任务的模块，或独立的通过网络与所述云端服务器相连接的加密认证模块。

具体的，所述云端服务器连接至少一个所述控制诊断终端，每个控制诊断终端具有唯一的第一身份认证信息，所述第一身份认证信息包括所述第一安全模块的第一标识信息；所述云端服务器与所述控制诊断终端根据所述第一身份认证信息进行第一身份认证，以区分与所述云端服务器进行连接的不同的控制诊断终端；

所述云端服务器连接至少一个所述车载网络通信模块，每个车载网络通信模块连接一个具有唯一的第二身份认证信息的第二安全模块，所述第二身份认证信息包括所述第二安全模块的第二标识信息；所述云端服务器与所述第二安全模块根据所述二身份认证信息进行第二身份认证，以区分与所述云端服务器进行连接的不同的第二安全模块。

所述用于车辆安全远程控制与诊断的系统的使用步骤包括：S1，所述控制诊断终端与所述云端服务器进行第一身份认证及第一密钥协商；S2，所述第二安全模块与所述云端服务器进行第二身份认证及第二密钥协商；S3，所述控制诊断终端通过所述第一安全模块、所述云端服务器、所述加密认证模块、所述第二安全模块、所述车载TBOX终端与所述车辆控制诊断模块建立通信连接，根据用户的控制诊断指令对车辆进行远程控制或远程诊断。

具体的，S1的具体过程为：

S11，所述控制诊断终端控制第一安全模块生成第一身份认证信息和第一密钥协商请求信息，并将所述第一身份认证信息和所述第一密钥协商请求信息发送给所述云端服务器；

S12，所述云端服务器将所述第一身份认证信息和所述第一密钥协商请求信息发送给加密认证模块；

S13，所述加密认证模块验证所述第一身份认证信息和所述第一密钥协商请求信息合法后，根据预置的密钥交换协议计算出第一数据加密密钥，然后生成第一密钥协商回复信息并返回给所述云端服务器；

S14，所述云端服务器将所述第一密钥协商回复信息返回给所述控制诊断终端，并将当前连接的所述控制诊断终端的安全状态记录为密钥交换状态；

S15，所述控制诊断终端将所述第一密钥协商回复信息传送给所述第一安全模块，同时记录自身的设备安全状态为密钥交换状态；

S16，所述第一安全模块根据收到的所述第一密钥协商回复信息，确认信息数据的正确性并计算获得所述第一数据加密密钥，并向所述控制诊断终端返回第一密钥协商完成信息；

S17，所述控制诊断终端更新自身的设备安全状态为密钥协商完成状态，并将所述第一密钥协商完成信息发送给所述云端服务器；

S18，所述云端服务器将所述第一密钥协商完成信息发送给所述加密认证模块以确认密钥协商成功，然后所述云端服务器将当前与其进行连接的所述控制诊断终端的安全状态更新记录为密钥协商完成状态。

具体的，S2的步骤为：

S21，所述第二安全模块生成第二身份认证信息和第二密钥协商请求信息，并将所述第二身份认证信息和所述第二密钥协商请求信息通过所述车载网络通信模块发送给所述云端服务器；

S22，所述云端服务器接收并将所述第二身份认证信息和所述第二密钥协商请求信息发送给所述加密认证模块；

S23，所述加密认证模块验证所述第二身份认证信息和所述第二密钥协商请求信息合法后，根据密钥交换协议计算出第二数据加密密钥，然后生成第二密钥协商回复信息并返回给所述云端服务器；

S24，所述云端服务器将当前与其进行连接的所述第二安全模块的安全状态记录为密钥交换状态；

S25，所述云端服务器将所述第二密钥协商回复信息通过所述车载网络通信模块返回给所述第二安全模块，同时记录当前第二安全模块的安全状态为密钥交换状态；

S26，所述第二安全模块根据收到的所述第二密钥协商回复信息，确认信息数据的正确性并计算获得所述第二数据加密密钥；

S27，所述第二安全模块更新自身的设备安全状态为密钥协商完成状态，并将所述第二密钥协商完成信息通过所述车载网络通信模块发送给所述云端服务器；

S28，所述云端服务器将所述第二密钥协商完成信息发送给所述加密认证模块以确认密钥协商成功，然后所述云端服务器将当前与其进行连接的所述第二安全模块的安全状态更新记录为密钥协商完成状态。

具体的，步骤3的步骤为：

S31，用户在所述控制诊断终端输入控制诊断指令，所述控制诊断终端接收所述控制诊断指令后，调用所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥对所述控制诊断指令进行加密，并将加密后得到的第一加密控制诊断指令发送给所述云端指令服务器；

S32，所述云端指令服务器接收并将所述第一加密控制诊断指令发送给所述加密认证模块；

S33，所述加密认证模块使用所述第一数据加密密钥解密所述第一加密控制诊断指令，获得所述控制诊断指令；然后再用所述第二数据加密密钥加密所述控制诊断指令，获得第二加密控制诊断指令返回给所述云端服务器；所述云端服务器再将所述第二加密控制诊断指令通过所述车载网络通信模块发送给所述第二安全模块；

S34，所述第二安全模块使用所述第二数据加密密钥解密接收到的所述第二加密控制诊断指令，获得所述控制诊断指令，并通过所述车载TBOX终端将所述控制诊断指令转交给对应的车辆控制诊断模块；

S35，所述车辆控制诊断模块执行所述控制诊断指令，并将指令执行结果通过所述车载TBOX终端返回给所述第二安全模块；

S36，所述第二安全模块使用所述第二数据加密密钥加密所述指令执行结果，获得第二加密指令执行结果，并通过所述车载网络通信模块发送给所述云端服务器；

S37，所述云端指令服务器接收并将所述第二加密指令执行结果发送给所述加密认证模块；

S38，所述加密认证模块使用所述第二数据加密密钥解密所述第二加密指令执行结果，获得所述指令执行结果；然后再用所述第一数据加密密钥加密所述指令执行结果，获得第一加密指令执行结果返回给所述云端服务器；所述云端服务器再将所述第一加密指令执行结果发送给所述控制诊断终端；

S39，所述控制诊断终端调用所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥对所述第一加密指令执行结果进行解密，获得所述指令执行结果，并返回给所述控制诊断终端；所述控制诊断终端向用户返回所述指令执行结果。

在具体实施例中，所述第一安全模块和所述第二安全模块均为安全芯片，其支持的商用密码算法包括SM1、SM2或SM3中的至少一种；支持的国际常用密码算法包括3DES、AES、RSA或SHA-1中的至少一种；优选的，所述安全芯片采用非对称密码算法SM2和RSA进行身份认证和密钥协商。

所述安全芯片可提供的密码服务包括：用于存储个人数字身份证书和签名私钥、为移动终端提供数字签名、签名验证和数据加解密，所述安全芯片内提供安全存储空间，用于保存密钥及用户私有数据，所述安全芯片支持的硬件接口包括：SPI、SD和USB。

在具体实施例中，所述控制诊断指令为用于远程控制车辆的控制指令或远程诊断车辆的诊断指令，用于远程控制车辆的控制指令包括：控制发动机启停的指令、控制车载空调启停的指令、控制车窗升降的指令、控制车灯开关的指令、控制车载摄像头开关的指令、控制车辆电子油门的指令、控制车辆刹车的指令、控制车辆转向的指令、控制车辆变速器档位的指令和控制车门电控门锁开关的指令；用于远程诊断车辆的诊断指令包括：动力传动系统诊断指令、底盘控制系统诊断指令、车身控制系统诊断指令、车载信息与通讯控制系统诊断指令和后备控制系统诊断指令。

优选的，所述车辆控制诊断模块为行车控制MCU或ECU，至少通过CAN总线网络、LIN总线网络和Ethernet中的一种网络与所述车载TBOX终端进行通信；所述行车控制MCU或ECU，包括：车载信息与通讯控制系统ECU、动力传动系统ECU、底盘控制系统ECU、车身控制系统ECU和后备控制系统ECU。

需要特别说明的是，所述云端服务器连接至少一个所述控制诊断终端，所述第一身份认证信息包括所述第一安全模块的第一标识信息，每个第一安全模块具有唯一的第一标识信息；所述云端服务器与所述控制诊断终端建立通信连接后，所述云端服务器将所述第一标识信息与所述控制诊断终端的通信连接进行关联，以区分与所述云端服务器进行连接的不同的控制诊断终端；优选的，所述控制诊断终端为插入或内嵌有所述第一安全模块的具备无线和/或有线通信功能的设备，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑和智能可穿戴设备。

所述云端服务器通过所述车载网络通信模块、所述第二安全模块连接至少一个所述车载TBOX终端，所述第二身份认证信息包括所述第二安全模块的第二标识信息，每个第二安全模块具有唯一的第二标识信息；所述云端服务器与所述车载TBOX终端建立通信连接后，所述云端服务器将所述第二标识信息与所述车载TBOX终端的通信连接进行关联，以区分与所述云端服务器进行连接的不同的车载TBOX终端。

优选的，所述第二安全模块的一端至少通过UART接口、USB接口和SD接口中的一种接口与所述车载网络通信模块相连，所述第二安全模块的另一端通过SPI接口与所述车载TBOX终端的中央处理器相连。

在具体的实施例中，为了进一步保障通信信息的安全，所述云端服务器还包括会话检测模块和会话删除模块，所述会话检测模块用于向所述控制诊断终端发送会话是否结束的询问请求，接收所述控制诊断终端返回的询问结果并发送给所述会话删除模块；所述会话删除模块根据所述询问结果删除所述云端服务器与所述控制诊断终端的会话信息以及删除所述云端服务器与所述第二安全模块的会话信息，并通知所述加密认证模块删除所述第一数据加密密钥和所述第二数据加密密钥。

具体的，当所述询问结果为会话结束时，所述会话删除模块删除所述云端服务器与所述控制诊断终端的会话信息以及删除所述云端服务器与所述第二安全模块的会话信息，并通知所述加密认证模块删除所述第一数据加密密钥和所述第二数据加密密钥；当所述询问结果为继续会话时，所述会话删除模块没有动作。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：包括第一安全模块、第二安全模块、加密认证模块、控制诊断终端、车载TBOX终端和云端服务器；

所述第一安全模块连接所述控制诊断终端；所述加密认证模块连接所述云端服务器；所述第二安全模块通过车载网络通信模块通信连接所述云端服务器；所述第二安全模块通信连接所述车载TBOX终端，所述车载TBOX终端连接车辆控制诊断模块；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块和所述云端服务器与所述加密认证模块进行第一密钥协商获得第一数据加密密钥；

所述第二安全模块通过所述车载网络通信模块和所述云端服务器与所述加密认证模块通信进行第二密钥协商获得第二数据加密密钥；

所述控制诊断终端通过所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥加密控制诊断指令并经所述云端服务器传送至所述加密认证模块；所述加密认证模块，接收来自所述云端服务器的控制诊断指令，用所述第一数据加密密钥解密以及用所述第二数据加密密钥加密后，通过所述车载网络通信模块传送至所述第二安全模块；所述第二安全模块，用所述第二数据加密密钥解密所述控制诊断指令，通过所述车载TBOX终端传送至所述车辆控制诊断模块进行指令执行；

所述车辆控制诊断模块的指令执行结果，经所述车载TBOX终端反馈至所述第二安全模块；所述第二安全模块，使用所述第二数据加密密钥加密所述指令执行结果，通过所述车载网络通信模块反馈至所述云端服务器；所述加密认证模块接收来自所述云端服务器的指令执行结果，用所述第二数据加密密钥解密以及用所述第一数据加密密钥加密后，通过所述云端服务器反馈回所述控制诊断终端；所述控制诊断终端控制所述第一安全模块使用所述第一数据加密密钥解密指令执行结果。

2.根据权利要求1所述的用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：所述云端服务器连接至少一个所述控制诊断终端，每个控制诊断终端具有唯一的第一身份认证信息；所述云端服务器与所述控制诊断终端根据所述第一身份认证信息进行第一身份认证；

所述云端服务器连接至少一个所述车载网络通信模块，每个车载网络通信模块连接一个具有唯一的第二身份认证信息的第二安全模块；所述云端服务器与所述第二安全模块根据所述二身份认证信息进行第二身份认证。

3.根据权利要求1或2所述的用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：所述云端服务器还包括会话检测模块和会话删除模块，所述会话检测模块用于向所述控制诊断终端发送会话是否结束的询问请求，接收所述控制诊断终端返回的询问结果并发送给所述会话删除模块；所述会话删除模块根据所述询问结果删除所述云端服务器与所述控制诊断终端的会话信息以及删除所述云端服务器与所述第二安全模块的会话信息，并通知所述加密认证模块删除所述第一数据加密密钥和所述第二数据加密密钥。

4.根据权利要求3所述的用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：所述第二安全模块的一端至少通过UART接口、USB接口和SD接口中的一种接口与所述车载网络通信模块相连，所述第二安全模块的另一端通过SPI接口与所述车载TBOX终端的中央处理器相连。

5.根据权利要求4所述的用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：所述控制诊断终端为智能手机、笔记本电脑、平板电脑、台式电脑或智能可穿戴设备，所述车辆控制诊断模块为行车控制MCU或ECU。

6.根据权利要求5所述的用于车辆安全远程控制与诊断的系统，其特征在于：所述第一安全模块和所述第二安全模块均为安全芯片；所述安全芯片采用非对称密码算法SM2和RSA进行身份认证和密钥协商。