[發明專利]基于移動近場通信的安全支付方法

在審

• 申請號: 201610074660.3
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105741097A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 鄭紫微;陳平順
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06Q20/20
• 分類號: G06Q20/20;G06Q20/32;G06Q20/38
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽

1.基于移動近場通信的安全支付方法，用于具有NFC功能的移動智能終端、具有NFC功能的消費POS結算終端、認證機構、銀行賬戶管理平臺以及公安警務平臺組成的支付安全聯動系統，其特征在于，依次包括如下步驟1至步驟19：

步驟1，消費POS結算終端和移動智能終端分別發送信用簽證請求給認證機構，由認證機構分別生成消費POS結算終端和移動智能終端的信用簽證證書集合，并將信用簽證證書集合分別發送給消費POS結算終端和移動智能終端；其中：

所述消費POS結算終端記為POS，移動智能終端記為Mobile，認證機構記為TSM，消費POS結算終端的信用簽證證書集合記為Cert(TSM_POS)，移動智能終端的信用簽證證書記為Cert(TSM_Mobile)；消費POS結算終端信用簽證證書集合Cert(TSM_POS)和移動智能終端信用簽證證書集合Cert(TSM_Mobile)分別由如下公式表示：

Cert(TSM_POS)＝{Cert¹(TSM_POS),Cert²(TSM_POS),···,Cert^m(TSM_POS)}；

Cert(TSM_Mobile)＝{Cert¹(TSM_Mobile),Cert²(TSM_Mobile),···,Cert^m(TSM_Mobile)}；

其中，m表示消費POS結算終端以及移動智能終端可用的信用簽證證書個數，m≥3；消費POS結算終端信用簽證證書集合中的各信用簽證證書以及移動智能終端信用簽證證書集合中的各信用簽證證書遵循遍歷使用規則且均限制使用一次；

步驟2，消費POS結算終端在銀行賬戶管理平臺注冊收款賬戶和賬戶密碼，移動智能終端在銀行賬戶管理平臺注冊付款賬戶和支付密碼，并由消費POS結算終端和移動智能終端分別發送金融簽證請求給銀行賬戶管理平臺，由銀行賬戶管理平臺分別生成消費POS結算終端和移動智能終端的金融簽證證書集合，并將金融簽證證書集合分別發送給消費POS結算終端和移動智能終端；其中：

所述銀行賬戶管理平臺標記為BANK，消費POS結算終端的金融簽證證書集合標記為Cert(BANK_POS)，移動智能終端的金融簽證證書集合標記為Cert(BANK_Mobile)，消費POS結算終端金融簽證證書集合Cert(BANK_POS)和移動智能終端信用簽證證書集合Cert(TSM_Wallet)分別由如下公式表示：

Cert(BANK_POS)＝{Cert¹(BANK_POS),Cert²(BANK_POS),···,Cert^m(BANK_POS)}；

Cert(BANK_Mobile)＝{Cert¹(BANK_Mobile),Cert²(BANK_Mobile),···,Cert^m(BANK_Mobile)}；m≥3；

其中，消費POS終端的信用簽證證書與其金融簽證證書為一一對應關系，移動智能終端的信用簽證證書與其金融簽證證書為一一對應關系；消費POS結算終端金融簽證證書集合中的各金融簽證證書以及移動智能終端金融簽證證書集合中的各金融簽證證書遵循遍歷使用規則且均限制使用一次；

步驟3，消費POS結算終端生成防竊密的第一隨機數和第一隨機數的有效時間值，獲取消費POS結算終端當前位置、當前位置噪聲和空氣濕度數據，并存儲該第一隨機數和有效時間值，然后將包括消費POS結算終端自身簽名的付款請求信息發送給移動智能終端，并發送消費POS結算終端當前位置、當前位置噪聲和空氣濕度數據給認證機構；其中：

所述付款請求信息包括消費POS結算終端生成的第一隨機數RP₁、該第一隨機數RP₁的有效時間值TP、付款請求ReqM、消費POS結算終端選取的金融簽證證書Cert^t(BANK_POS)、消費POS結算終端選取的信用簽證證書Cert^t(TSM_POS)、消費POS結算終端的自身簽名Sig_POS以及消費POS結算終端的私鑰sk(POS)；其中，該付款請求信息標記為Message_P-M，付款請求信息Message_P-M由公式標記如下：

MessageP-M=POS,Mobile,RP1,TP,Certt(BANKPOS),Certt(TSMPOS),ReqM,SigPOS,sk(POS);]]>t∈[1,m]；

其中，Cert^t(TSM_POS)為消費POS結算終端經遍歷之前t-1個信用簽證證書后所選取的信用簽證證書；

步驟4，移動智能終端在每次支付操作前和支付操作時，均分別實時采集其合法擁有者接觸移動智能終端的手掌表面溫度、手掌表面濕度和手掌表面汗液排出量，同時采集該手掌的振動幅度及振動頻率，并分別構建移動智能終端合法擁有者正常支付操作前的手掌表面溫度數據庫、手掌表面濕度數據庫、手掌表面汗液排出量數據庫、手掌振動幅度數據庫和手掌振動頻率數據庫，以及移動智能終端合法擁有者正常支付操作時的手掌表面溫度數據庫、手掌表面濕度數據庫、手掌表面汗液排出量數據庫、手掌振動幅度數據庫和手掌振動頻率數據庫；

步驟5，移動智能終端根據所得其合法擁有者支付操作前以及支付操作時的手掌表面溫度數據庫、手掌表面濕度數據庫和手掌表面汗液排出量數據庫，建立其合法擁有者的手掌正常狀態下接觸移動智能終端時的手掌表面溫度、手掌表面濕度和手掌表面汗液排出量的手掌表面關系數據模型以及手掌振動幅度和手掌振動頻率的手掌振動關系數據模型；

步驟6，移動智能終端在每次支付操作前和支付操作時，均利用攝像頭分別實時采集其合法擁有者的面部特征信息和面部表情，并構建移動智能終端合法擁有者正常狀態下的面部特征信息數據庫和面部表情數據庫；其中，所述面部特征信息包括眉毛間距、眼睛眨眼頻率和面部潔凈度；

步驟7，移動智能終端在預設時間周期內實時采集其合法擁有者在鍵盤上各按鍵的摁壓力數值及摁壓力方向，構建移動智能終端合法擁有者利用左手和右手分別針對各按鍵的左手摁壓力數據庫和右手摁壓力數據庫，并分別計算各按鍵左手摁壓力數據庫和右手摁壓力數據庫的方差；其中：

所述移動智能終端上第i個按鍵標記為Button_i，針對按鍵Button_i所構建的移動智能終端合法擁有者的左手摁壓力數據庫標記為移動智能終端合法擁有者的右手摁壓力數據庫標記為n∈N，N為左手摁壓力數據庫以及摁壓力數據庫中分別存儲的摁壓力數據個數；表示針對按鍵Button_i采集的移動智能終端合法擁有者左手的第n個摁壓力數據，表示針對按鍵Button_i采集的移動智能終端合法擁有者右手的第n個摁壓力數據；所述按鍵Button_i所受移動智能終端合法擁有者左手摁壓力的方差標記為移動智能終端合法擁有者右手摁壓力的方差標記為方差和的計算公式分別如下：

σLeft2(Buttoni)=Σn=1N(FButtoniLeft(n)-FButtoniLeft‾)2N,FButtoniLeft‾=Σn=1NFButtoniLeft(n)N;]]>

σRight2(Buttoni)=Σn=1N(FButtoniRight(n)-FButtoniRight‾)2N,FButtoniRight‾=Σn=1NFButtoniRight(n)N;]]>

步驟8，移動智能終端接收消費POS結算終端發送的付款請求信息，生成防竊密的第一隨機數，獲取移動智能終端當前位置、當前位置噪聲和空氣濕度數據，并發送包括消費POS結算終端付款請求信息的認證請求信息以及移動智能終端當前位置、當前位置噪聲和空氣濕度噪聲數據給認證機構；其中：

所述移動智能終端發送的認證請求信息包括消費POS結算終端的付款請求信息Message_P-M、移動智能終端生成的防竊密的第一隨機數RM₁、認證請求ReqT、其與消費POS結算終端會話請求ReqSession以及移動智能終端與認證機構之間通信的公鑰k(Mobile,TSM)；其中，移動智能終端的該認證請求信息標記為Message_M-T，認證請求信息Message_M-T由公式標記如下：

Message_M-T＝{Message_P-M,TSM,RM₁,ReqT,ReqSession,k(Mobile,TSM)}；

步驟9，認證機構接收、提取移動智能終端發送的認證請求信息以及移動智能終端當前位置噪聲數據，記錄接收移動智能終端認證請求的時間，并根據所提取的移動智能終端的認證請求信息、移動智能終端當前位置及當前位置噪聲和空氣濕度數據、消費POS結算終端當前位置及當前位置噪聲和空氣濕度數據對移動智能終端做出交易反饋；其中，該步驟依次包括步驟9-1至步驟9-3：

步驟9-1，當認證機構判斷提取的認證請求信息中的消費POS結算終端信用簽證證書存在于認證機構已存儲的信用簽證證書數據庫中且認證機構接收移動智能終端認證請求時間位于第一隨機數的有效時間值內時，表明該信用簽證證書有效且對應的消費POS終端為安全終端，認證機構生成移動智能終端與消費POS終端之間的交易秘鑰，并執行步驟9-2；否則，認證機構發送拒絕交易信息給移動智能終端；

步驟9-2，認證機構判斷消費POS結算終端與移動智能終端所分別對應的當前位置之差位于預設的距離差值范圍內，且兩者所對應的當前位置噪聲之差位于預設的噪聲差值范圍內時，則執行步驟9-3；否則，認證機構發送拒絕交易信息給移動智能終端；

步驟9-3，認證機構判斷消費POS結算終端與移動智能終端所分別對應的當前位置空氣濕度之差位于預設的空氣濕度差值范圍內時，則認證機構發送確認交易信息給移動智能終端；否則，認證機構發送拒絕交易信息給移動智能終端；其中，所述認證機構發送的確認交易信息標記為Message_T-M-Confirm，認證機構發送的拒絕交易信息標記為Message_T-M-Reject；確認交易信息Message_T-M-Confirm和拒絕交易信息Message_T-M-Reject分別由公式標記如下：

Message_T-M-Confirm＝{TSM,Mobile,POS,RP₁,RM₁,TP,Cert^t(TSM_POS),K,k(Mobile,TSM)}；

Message_T-M-Reject＝{TSM,Mobile,POS,RP₁,RM₁,RejectP,k(Mobile,TSM)}；

其中，K為移動智能終端與消費POS終端之間的交易秘鑰；

步驟10，移動智能終端接收認證機構發送的確認交易信息，并將包括移動智能終端簽名的交易交互信息發送給消費POS結算終端；其中：

所述交易交互信息包括移動智能終端的簽名Sig_Mobile、移動智能終端生成的防竊密的第一隨機數RM₁、移動智能終端與消費POS終端之間的交易秘鑰K、移動智能終端選取的金融簽證證書Cert^s(BANK_Mobile)、移動智能終端選取的信用簽證證書Cert^s(TSM_Mobile)以及消費POS結算終端的信用簽證證書Cert^t(TSM_POS)；其中，所述移動智能終端發送的交易交互信息標記為Message_M-P，交易交互信息Message_M-P由公式標記如下：

MessageM-P=Mobile,POS,TSM,RM1,Certs(BANKMobile),Certs(TSMMobile),K,SigMobile,Certt(TSMPOS);]]>s∈[1,m]；

步驟11，消費POS結算終端接收、提取移動智能終端發送的交易交互信息，并根據在交易交互信息中提取的信息做出判斷：

當消費POS結算終端在交易交互信息中提取到的消費POS結算終端信用簽證證書已經存儲于其存儲的信用簽證證書數據庫中時，則執行步驟12；否則，消費POS結算終端拒絕與移動智能終端進行支付交易；

步驟12，消費POS結算終端生成第二隨機數，并發送包括生成的第二隨機數、第一隨機數、移動智能終端防竊密的第一隨機數、移動智能終端所需支付款項數據的支付款項信息給移動智能終端；其中，所述支付款項信息標記為Message_P-M-Payment，Message_P-M-Payment由公式標記如下：

Message_P-M-Payment＝{POS,Mobile,RP₂,RM₁,RP₁,Payment,K}；

其中，RP₂表示消費POS結算終端生成的第二隨機數，Payment表示移動智能終端所需支付款項，K為消費POS結算終端與移動智能終端之間的交易秘鑰；

步驟13，移動智能終端接收消費POS結算終端發送的支付款項信息，并生成防竊密的第二隨機數，由移動智能終端將包括所接收支付款項信息以及新生成第二隨機數的支付交易記錄信息發送給簽證機構存儲；其中，所述支付交易記錄信息標記為S_M-T-Payment，支付交易記錄信息S_M-T-Payment由公式標記如下：

S_M-T-Payment＝{Mobile,TSM,POS,RM₂,k(Mobile,TSM)}；

其中，RM₂表示移動智能終端生成的防竊密的第二隨機數；

步驟14，移動智能終端接收外部手掌通過各按鍵輸入的支付密碼，實時采集接觸移動智能終端的手掌表面溫度、手掌表面濕度以及手掌汗液排出量，由移動智能終端根據各按鍵所受摁壓力方向判斷摁壓各按鍵的為左手或右手，并將各摁鍵所受摁壓力添加到判斷結果所對應的摁壓力數據庫中，重新計算此時各按鍵對應摁壓力數據庫的方差；

步驟15，移動智能終端根據步驟14中各按鍵重新所得摁壓力數據庫方差與步驟7中所對應摁壓力數據庫方差之間的差值，對是否執行支付操作做出首次支付判斷判斷：

當各按鍵所得差值均小于或等于預設閾值時，表示該支付密碼為移動智能終端合法擁有者所輸入，則執行步驟16；否則，表示該支付密碼不是移動智能終端合法擁有者輸入，移動智能終端拒絕執行支付操作；

步驟16，移動智能終端將步驟14中采集的手掌表面溫度、手掌表面濕度以及手掌汗液排出量輸入步驟5中所得到的手掌表面關系數據模型進行匹配判斷，并根據匹配判斷結果做出二次支付判斷操作：

當輸入的手掌表面溫度、手掌表面濕度以及手掌汗液排出量符合所得手掌表面關系數據模型時，則執行步驟17；否則，移動智能終端執行步驟19進行預警支付操作；

步驟17，移動智能終端采集其合法擁有者此時的面部特征信息、面部表情、手掌振動幅度和手掌振動頻率，并將采集的面部特征信息和面部表情與步驟6中建立的正常狀態下的面部特征信息數據庫和面部表情數據庫進行匹配判斷：

當采集的其合法擁有者此時的面部特征信息與正常狀態下面部特征信息數據庫的匹配度、面部表情信息與正常狀態下面部表情數據庫的匹配度均位于預設的匹配度范圍內，且此時手掌振動幅度與手掌振動頻率滿足正常狀態下的手掌振動關系數據模型時，則執行步驟18；否則，移動智能終端發送含有其當前位置的報警信息給公安警務平臺進行報警；

步驟18，移動智能終端發送包括該支付密碼、其金融簽證證書和信用簽證證書的支付命令給銀行賬戶管理平臺，由銀行賬戶管理平臺判斷支付密碼與預設支付密碼一致時，將移動智能終端付款賬戶的款項轉移至消費POS結算終端在銀行賬戶管理平臺的收款賬戶內，并由銀行賬戶管理平臺存儲移動智能終端發送的支付命令；銀行賬戶管理平臺判斷支付密碼與預設支付密碼不一致時，銀行賬戶管理平臺拒絕執行轉賬操作；

步驟19，移動智能終端顯示支付成功的虛假信息給其合法擁有者，并由移動智能終端在熄屏狀態下發送警示信息給銀行賬戶管理平臺，由銀行賬戶管理平臺對該移動智能終端的付款賬戶變動情況進行監控，并由銀行賬戶管理平臺根據需要發送報警信息給公安警務平臺。