PT2378489E - Método de comunicação dsrc - Google Patents

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PT2378489E PT11005132T PT11005132T PT2378489E PT 2378489 E PT2378489 E PT 2378489E PT 11005132 T PT11005132 T PT 11005132T PT 11005132 T PT11005132 T PT 11005132T PT 2378489 E PT2378489 E PT 2378489E
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Description

ΕΡ 2 378 489/ΡΤ
DESCRIÇÃO "Método de comunicação DSRC" 0 presente invento refere-se a um método de comunicação de curto alcance dedicada DSRC entre balizas e aparelhos de veículos de um sistema de portagens de estradas, em que as balizas dispõem de uma chave comum do sistema e os aparelhos de veículos não dispõem da chave comum do sistema mas sim de chaves individuais, as quais são formadas, respectivamente, a partir da chave comum do sistema com base numa identificação derivada especifica do veículo, em que a identificação derivada, quando da comunicação, é transmitida do aparelho de veículo para a baliza, para permitir à baliza a reprodução da chave individual para a codificação respectivamente descodificação da comunicação com o aparelho do veículo e/ou para o acesso a dados memorizados no aparelho de veículo. A partir da EP 0 769 763 A2 é conhecido um método de codificação para comunicação entre balizas e aparelhos de veículos, que no início de uma comunicação trocam identificações derivadas para esta comunicação de balizas. Os aparelhos de veículos dispõem neste caso de cópias locais da chave comum do sistema.
Yixin Jiang et. al., "BAT: A robust Signature Scheme for Vehicular Networks Using Binary Authentication Trees", IEEE Transactions on Wireless Communications, volume 6, Abril 2009, páginas 1974 - 1983, descreve um método de codificação de chave pública e privada para comunicações DSCR entre balizas e aparelhos de veículos, no qual os aparelhos de veículos também dispõem de uma cópia local da chave pública para todo o sistema e quando da codificação seleccionam o própria chave privada de uma reserva de chaves privadas.
Os sistemas de portagens de estradas DSRC (Dedicated Short Range Communication Toll System - Sistema de portagens de comunicação de curto alcance dedicado) são por exemplo normalizados pelas normas ISO 14906 e EN 15509; a comunicação DSRC na interface via rádio pode neste caso ser realizada, por exemplo, de acordo com a norma WAVE IEEE 1609.11 . Por questões de segurança em sistemas de portagens de estradas 2 ΕΡ 2 378 489/ΡΤ DSRC deste género As chaves comuns do sistema ("Master Keys" Chaves mestras) não são memorizados nos aparelhos de veículos ("Onboard Units", OBUS), mas estes recebem sim apenas chaves individuais derivadas destas ("Derived Keys" -Chaves derivadas). Apenas estas chaves individuais são comunicadas ou utilizadas através da interface via rádio DSRC. A identificação derivada necessária para este efeito, referida nas normas ISO 14906 respectivamente EN 15509, designados por "Key Diversifier" (diversificador de chave), representa uma identificação individual para cada aparelho de veículo da respectiva regra utilizada para a derivação da chave individual (Derived Key - chave derivada) da chave comum do sistema (Master Key - chave mestra). De acordo com o estado da técnica a identificação derivada (Key Diversifier), é notificado em cada comunicação entre um aparelho de veículo e uma baliza, pelo aparelho do veículo para a baliza, de modo que esta última possa derivar a respectiva chave individual do aparelho de veículo da chave comum do sistema "on the fly" para a comunicação ou para o acesso ao aparelho de veículo. O presente invento baseia-se na consideração de que esta configuração engloba um problema de protecção de dados. Uma vez em cada comunicação via rádio DSRC - especifica do aparelho de veículo - a identificação derivada é em primeiro lugar transmitida a partir do aparelho de veículo através da interface via rádio, poderia por intermédio de escutas da interface via rádio ou uma leitura sistemática, fraudulenta de um aparelho de veículo a passar, este respectivamente ser identificado e assim seguir o seu percurso. Com isto poderia ser elaborado um perfil de movimentos de um determinado aparelho de veículo ou do seu utilizador num sistema de portagens de estradas. O invento soluciona o problema de protecção de dados que foi reconhecido pela primeira vez aqui, pelo que o aparelho de veículo transmite identificações derivadas, quando das comunicações com sucessivas balizas alternadas, memorizando num aparelho de veículo uma reserva de pares de chaves individuais e correspondentes identificações derivadas e o aparelho de veículo no âmbito de uma comunicação com uma 3 ΕΡ 2 378 489/ΡΤ baliza selecciona um par desta reserva, utilizando o mesmo para a comunicação. Deste modo já não é possível seguir os aparelhos de veículos com base nas identificações derivadas nas comunicações DSRC transmitidas pelos mesmos num período de tempo prolongado ou nas várias secções de baliza. 0 invento descarrega as balizas e não requer qualquer alteração, qualquer suplemento ao protocolo de comunicações na interface via rádio, contudo, uma correspondente memória e funcionalidades adicionais nos aparelhos de veículos. De preferência o referido par é seleccionado da reserva de forma aleatória ou, pelo menos, pseudo-aleatória.
Um outro aperfeiçoamento favorável do invento consiste no facto da baliza, no âmbito de uma comunicação com um aparelho de veículo, transmitir para este, pelo menos, um novo par de chaves individuais e a respectiva identificação derivada, o que o aparelho de veículo memoriza na sua reserva para uma selecção posterior. Deste modo pode ser conseguida uma elevada protecção de dados, porque a identificação derivada altera-se frequentemente e é reduzida simultaneamente a carga adicional das balizas e das interfaces via rádio.
De preferência a baliza transmite o mencionado par no final da comunicação, e de particular preferência também só quando de reduzidas ocorrências actuais de comunicação ("dependente do tráfego"), para não prejudicar as suas funções de portagem por meio de funções de protecção de dados adicionais. 0 invento é particularmente adequado para comunicações de acordo com a norma DSRC ISO 14906 ou EN 15509 ou normas compatíveis com estas, em que a identificação derivada é o "Key Diversifier" (diversificador de chave) destas normas. O invento é a seguir explicado em pormenor com base dos exemplos de realização representados nos desenhos anexos. Os desenhos mostram: nas Figs. 1 e 2 um diagrama de blocos e um diagrama sequencial de uma primeira forma de realização do método do invento; e 4 ΕΡ 2 378 489/ΡΤ nas Figs. 3 e 4 um diagrama de blocos e um diagrama sequencial de uma segunda forma de realização do método do invento.
Nas Figs. 1 a 4 são mostrados um exemplo de um aparelho de veiculo (Onboard Unit) OBU e um exemplo de uma baliza (Roadside Equipment) RSE de um sistema de portagens de estradas com uma pluralidade de aparelhos de veículos OBU e balizas RSE. Os aparelhos de veículos OBU e as balizas RSE comunicam respectivamente entre si através de uma interface via rádio 1 de curto alcance conforme a norma DSRC (Dedicated Short Range Communication - comunicação de curto alcance dedicada), principalmente de acordo com a norma ISO 14906 ou EN 15509 ou com normas baseadas ou compatíveis com as mesmas. São mostradas duas formas de realização diferentes de um método de comunicação DSRC, de acordo com o invento, na interface via rádio 1, por um lado, nas Figs. 1 e 2 e, por outro lado, nas Figs. 3 e 4.
Nas duas variantes as balizas RSE dispõem respectivamente de uma ou várias chaves comuns de sistema MK (Master Key) . Por exemplo, as mesmas estão ligadas a uma central (não representada), a qual administra ou distribui o ou os códigos MK para as balizas RSE.
Por questões de segurança uma chave comum de sistema MK para todo o sistema não é memorizado nos aparelhos de veículos OBU, mas sim estes mantêm somente chaves derivadas DK (Derived Key) derivadas individualmente da mesma. As chaves individuais DK podem para a codificação de comunicação na interface via rádio 1 (como "Encryption Keys" - chaves de codificação) e/ou como autorização de acesso ("Access Credential Keys" - chaves de credenciação de acesso) ser utilizadas para acesso a dados memorizados no aparelho de veículo OBU, como é do conhecimento do especialista na técnica.
As chaves individuais DK são derivadas da chave comum de sistema MK, de acordo com uma regra de derivação predefinida, em uma identificação da derivação ("Key Diversifier" - chave diversificadora) Div identifica a respectiva regra de 5 ΕΡ 2 378 489/ΡΤ derivação específica do aparelho de veículo utilizada ou é o parâmetro desta regra de derivação, isto é DK = f (MK, Div).
Apenas se a identificação de derivação Div pode ser formada a partir da chave comum de sistema MK, a chave individual DK.
De acordo com a variante do método das Figs. 1 e 2 a baliza RSE transmite num primeiro passo 2 a sua tabela de tarefas (Beacon Service Table, BST) para um aparelho de veículo OBU que passa. 0 aparelho de veículo OBU responde então com a sua própria tabela de tarefas (Vehicle Service Table, VST), a qual também contém a sua identificação derivada Div actual (passo 3). A baliza RSE pode agora com base da identificação derivada Div derivar da chave comum de sistema MK (passo 4) a chave individual DK do respectivo aparelho de veículo OBU e utiliza-lo para a continuação da comunicação, por exemplo como a chave de codificação ("Encryption Key") ou a chave de credenciação de acesso ("Access Credential Key") (passo 5).
No final da comunicação 5 a baliza RSE produz uma nova identificação derivada Div, comandada de forma aleatória, e calcula a correspondente chave individual DK (passo 6). Num passo 7 a baliza RSE transmite este par (Div, DK) ao aparelho de veículo OBU. 0 aparelho de veículo OBU memoriza o par recebido (Div, DK), para utilizar o mesmo na próxima ou, pelo menos, numa das próximas comunicações 2-5, seja com esta seja com uma outra baliza RSE no seu trajecto.
As Figs. 3 e 4 mostram uma forma de realização alternativa, em que as mesmas referências numéricas indicam os mesmos elementos. 0 aparelho de veículo OBU contém neste caso uma reserva ("Pool") 8 de pares de diferentes identificações derivadas Divi e correspondentes chaves individuais DKi. A reserva 8 pode, por exemplo, quando da iniciação ou entrega de um aparelho de veículo OBU numa estação de programação (OBU Programming Station, OPS), ser previamente calculada a partir da identificação comum de sistema MK e memorizada no aparelho de veículo OBU. 6 ΕΡ 2 378 489/ΡΤ
Após a solicitação BST pela baliza RSE o aparelho de veículo OBU selecciona agora num passo 9 ("aleatório i") de forma aleatória (ou pseudo-aleatória) um par (Divif DKi) da sua reserva 8 e transmite a identificação derivada Divi do par seleccionado nas respostas VST à baliza RSE (passo 10). Em alternativa o par (Divi, DKi) também podia ser seleccionado de acordo com determinadas regras, por exemplo, a partir da lista de pares na reserva 8 ou em primeiro lugar o par utilizado mais antigo respectivamente o menos recente. Agora a baliza RSE pode novamente no passo 4 derivar, a partir da chave comum de sistema MK e da identificação derivada Divi recebida, a correspondente chave individual DKi e utilizar a mesma para a continuação da comunicação 5.
Opcionalmente as formas de realização das Figs. 1, 2 e 3, 4 podem ser combinadas entre si. Assim a baliza RSE na forma de realização das Figs. 3, 4 podia, por exemplo, no final da comunicação 5 - se a mesma tiver tempo suficiente, isto é, se a ocorrência de comunicações com este e outros aparelhos de veículos OBU for neste momento reduzida - de forma semelhante ao passo 6, gerar um novo par (DiVj, DKj) e de forma análoga como o passo 7 transmitir o mesmo para o aparelho de veículo OBU, o qual memoriza o par (DiVj, DKj) na sua reserva 8 - substituindo um par já utilizado ou adicionalmente aos pares existentes - para utilização posterior. O invento não se restringe às formas de realização representadas, mas compreende sim todas as variantes e modificações que se integram no âmbito das reivindicações anexas.
Lisboa, 2012-07-31

Claims (6)

  1. ΕΡ 2 378 489/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Método para comunicação de curto alcance dedicada (DSRC) entre balizas (RSE) e aparelhos de veículos (OBU) de um sistema de portagens de estradas, em que as balizas (RSE) dispõem de uma chave comum de sistema (MK) e os aparelhos de veículos (OBU) não dispõem da chave comum de sistema (MK) , mas sim de chaves individuais (DK) , as quais são respectivamente formadas a partir da chave comum de sistema (MK) com base na identificação derivada (Div) especifica dos aparelhos de veículos, em que a identificação derivada (Div), quando de uma comunicação (3) é transmitida a partir do aparelho de veículo (OBU) para a baliza (RSE) , a fim de permitir à baliza (RSE) a reprodução da chave individual (DK) para a codificação respectivamente a descodificação da comunicação (5) com o aparelho de veículo (OBU) e/ou para o acesso aos dado memorizados no aparelho de veículo (OBU), caracterizado por, quando das comunicações (2 - 5) com balizas (RSE) sucessivas, o aparelho de veículo (OBU) transmitir identificações derivadas (Div) alternadas, quando num aparelho de veículo (OBU) for memorizada uma reserva (8) de pares de chaves individuais (DKi) e as respectivas identificações derivadas (Díví) e o aparelho de veículo (OBU) no âmbito de uma comunicação (2 - 5) com uma baliza (RSE) seleccionar um par da reserva (8), utilizando-o para esta comunicação (2 - 5).
  2. 2 - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o par (Divi, DKi) ser seleccionado de forma aleatória ou, pelo menos, pseudo-aleatória da reserva (8) no aparelho de veículo (OBU).
  3. 3 - Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, no âmbito de uma comunicação (2 - 5) com um aparelho de veículo (OBU), a baliza (RSE) transmitir a este último, pelo menos, um novo par formado por uma chave individual (DKj) e a respectiva identificação derivada (Divj), que o aparelho de veículo (OBU) memoriza na sua reserva (8). ΕΡ 2 378 489/ΡΤ 2/2
  4. 4 - Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a baliza (RSE) transmitir o referido par (Divi, DK) no final da comunicação (2 - 5).
  5. 5 - Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por a baliza (RSE) transmitir o referido par (Div, DK) apenas no caso de reduzida ocorrência de comunicação actual.
  6. 6 - Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a comunicação (2 - 5) ser realizada de acordo com as normas DSRC ISO 14906 ou EN 15509 ou normas compatíveis com as mesmas, e a identificação derivada (Div) ser o "Key Diversifier" (diversificador de chave) destas normas. Lisboa, 2012-07-31
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