西安电子科技大学郭晶晶获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利一种自适应跳频的RKE安全通信方法、系统、设备及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118041395B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410363270.2,技术领域涉及:H04B1/715;该发明授权一种自适应跳频的RKE安全通信方法、系统、设备及介质是由郭晶晶;唐波;徐华伟;李乐言;叶非凡;杜永超;周弘历设计研发完成,并于2024-03-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自适应跳频的RKE安全通信方法、系统、设备及介质在说明书摘要公布了:一种自适应跳频的RKE安全通信方法、系统、设备及介质,其方法通过对自适应跳频的RKE安全系统初始化;建立通信连接;车辆对钥匙进行身份认证;自适应跳频信道选择;控制指令加密传输;证书更新;在目前广泛使用的滚动码RKE系统的基础上,提出了自适应跳频方案来传输信号来避免同频道信号的干扰;提出了针对射频信号的加密方案,解决了由于信号干扰导致车辆不能执行远程遥控命令的问题,同时也避免了对信号的录制从而进行密码分析,进一步提高通信的保密性;设计了基于数字证书的轻量级单向认证协议来实现车辆对车钥匙的认证,确保了控制指令的来源真实性与完整性,从而增强了整个系统的安全性。
本发明授权一种自适应跳频的RKE安全通信方法、系统、设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种自适应跳频的RKE安全通信方法,其特征在于,具体步骤包括: 步骤1:自适应跳频的RKE安全系统初始化,包括:1车辆服务器初始化;2车机部署证书校验系统;3车辆射频端设置连接白名单,部署自适应跳频算法;4钥匙证书、密钥以及车钥匙伪ID保存; 1.1车辆服务器初始化 1.1.1ECDSA签名 a.确定三个密钥参数:椭圆曲线Epa,b、基点G和基点的阶数n; b.选择随机数d∈[1,n作为私钥,并计算出公钥Q=d·G; c.对消息M签名内容使用哈希算法,得到其对应的哈希值z=HashM; d.生成随机数k∈[1,n,计算点Px,y=k·G; e.取r=xmodn,x为P点的横坐标,若r=0则重新选择随机数k; f.计算s=k-1z+rdmodn,d为私钥,若s=0则重新选择随机数k; g.得到r,s即为消息M的ECDSA签名; 1.1.2ECDSA签名验证 已知公钥Q=d·G、基点G、阶数n以及哈希值z已知,d为私钥; h.计算u1=s-1zmodn; i.计算u2=s-1rmodn; j.计算点P=u1G+u2Q=u1G+u2d·G=u1+u2dG=s-1z+rdmodn·G=kG,得到点P的坐标Pxp,yp; k.若r=xpmodn则签名有效; 1.1.3车辆服务器伪随机数生成器PRNG生成随机数rand_init和rand_ca;其中随机数rand_init称为初始对称密钥,用于车辆射频端和车钥匙首次通信的对称加解密秘钥,随机数rand_ca用于生成钥匙的伪IDPIDfob,PIDfob是由读取的汽车的VIN码和初始对称密钥rand_ca异或得到: 钥匙伪IDPIDfob用于:①步骤1中自适应跳频的RKE安全系统初始化阶段车辆服务器生成的证书和钥匙伪IDPIDfob绑定,证明该证书只能是该钥匙伪IDPIDfob使用;②步骤2中建立通信连接阶段车钥匙填充广播数据段,用于发射广播;车辆射频端用于建立白名单,在白名单内则建立连接;③步骤3中车辆对钥匙进行身份认证阶段验证车钥匙的身份,以及车钥匙与证书是否能对应; 1.1.4车辆服务器利用步骤1第1.1.1步中ECDSA签名为车钥匙生成车钥匙的公钥fob.pk、私钥fob.sk和证书fob.crt,其中,步骤1第1.1.1步中的第c步消息M为PIDfob、公钥fob.pk和与证书相关的信息,即证书的签名内容; 1.2车机部署证书校验系统 车辆服务器将车钥匙的伪IDPIDfob、证书fob.crt、加密密钥rand_init和公钥fob.pk下发给车机证书校验系统;证书校验系统登记保存车钥匙证书fob.crt相关信息和初始对称密钥rand_init相关信息;车机证书校验系统包含证书序列号文件、证书文件、吊销系统文件和对称密钥文件;证书序列号用于将生成的新证书标序号,以方便查阅证书状态;证书文件用于存放所有生成的文件;吊销系统文件用于存放吊销的证书;对称密钥文件保存车辆服务器生成的初始对称密钥rand_init; 1.3车辆射频端设置连接白名单,部署自适应跳频算法 1.3.1设置连接白名单: 车辆射频端保存步骤1第1.1.3步生成的初始对称密钥rand_init和步骤1第1.1.4步生成的车钥匙的伪IDPIDfob,以及车辆射频钥匙的MAC地址;设置白名单,只有该车辆射频钥匙的MAC地址下广播车钥匙的伪IDPIDfob才建立连接; 1.3.2部署自适应跳频算法: 自适应跳频算法包含两个模块:数据收集模块和Channelmap生成模块; 1数据收集模块最终目的是收集每个信道质量信息包传递成功率PDR_rate;数据收集模块使用矩阵Latest_PDR_array[m][n]来保存每个信道i上最新的m个数据包传输情况; Latest_PDR_array[m][n]的列“n”分别对应第0~n-1信道,第一行至第m行则代表记录的第1个至第m个数据包;该矩阵的初始值为全0,当第一个数据包在信道1Channel1上成功传输,则该矩阵的第一行第二列赋值为“1”;当第二个数据包在信道1Channel1上传输失败,则该矩阵的第二行第二列赋值为“-1”,依次记录下去;当记录到最后一行时,则又重新回到第一行覆盖第一行的数据,以达到数据更新的目的;收集好数据之后则统计每个信道上“1”的数量,即在该信道上数据包传输成功的数量n_ok;统计每个信道上“-1”的数量,即在该信道上数据包传输失败的数量n_fail;最后统计每个信道i上每个数据包传递成功率PDR_rate[i]; 2Channelmap生成模块是将PDR_rate[i]小于阈值PDR_threshold的信道列入黑名单BlacklistChanneli,used_channnel则为剩下的信道,将used_channnel重映射得到Channelmap生成模块,则自适应跳频通信部署完成; 1.4钥匙证书、密钥以及车钥匙伪IDPIDfob保存 钥匙端将车辆服务器步骤1第1.1.3步生成的初始对称密钥rand_init、车钥匙伪IDPIDfob,步骤1第1.1.4步生成的钥匙证书fob.crt、钥匙私钥保存到钥匙密钥存储区安全存储; 步骤2:建立通信连接;在步骤1系统初始化完成后,车辆和钥匙双方建立通信连接; 步骤3:自适应跳频信道选择:在步骤2双方建立通信连接后,使用步骤1中第3项部署的自适应跳频算法选择自适应跳频信道,双方进行自适应跳频通信; 步骤4:车辆对钥匙进行身份认证:在步骤3自适应跳频信道选择后,通过认证协议对车钥匙进行身份认证; 步骤5:控制指令加密传输:在步骤4认证通过后,对车钥匙的控制指令进行加密传输,车辆射频端解密传输指令成功后,执行传输指令; 步骤6:自适应跳频的RKE安全系统更新:通信的双方共同实施步骤3的同时进行系统更新,依次为1车辆服务器更新生成新文件;2服务器将新生成的文件发送到车机,车机证书校验系统更新生成新文件;3车机将新生成的文件发送到车辆射频端,车辆射频端更新白名单;4射频端将新生成的文件发送到钥匙端,钥匙端更新密钥存储区。
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