[發(fā)明專利]一種基于ECU身份隱藏的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)一次一密通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710198164.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN107104791B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓牟;萬(wàn)愛蘭;劉帥;馬世典;華蕾;馮曉林;王運(yùn)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04L29/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于ECU身份隱藏的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)一次一密通信方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：建立系統(tǒng)模型：包括電子控制單元ECU、網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)庫(kù)、車內(nèi)電源、發(fā)電機(jī)以及真隨機(jī)數(shù)生成模塊；

步驟2：ECU在進(jìn)行一次一密加密之前在網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)信息，車輛點(diǎn)火時(shí)，ECU在安全存儲(chǔ)中加載公私密鑰對(duì)，利用ELGamal算法產(chǎn)生該密鑰對(duì)，ECU隱藏私鑰，將公鑰存放在數(shù)據(jù)庫(kù)的目錄中，使得需要通信的ECU能夠查詢；

步驟3：智能ECU以車輛的操控行為為媒介，與車內(nèi)電源系統(tǒng)之間產(chǎn)生耦合作用，使得車內(nèi)電源電壓變化具有馬爾科夫特性，將得到的電壓值作為真隨機(jī)數(shù)，生成會(huì)話密鑰；

步驟4：周期性動(dòng)態(tài)地采集車速，作為ECU下一次相互通信的會(huì)話密鑰，防止重放攻擊；

步驟5：根據(jù)得到的會(huì)話密鑰，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中ECU的屬性，建立基于ECU密文屬性的一次一密數(shù)據(jù)通信，保證車內(nèi)ECU的安全通信；

所述步驟3的實(shí)現(xiàn)包括：

步驟3.1：利用車輛行駛過程中微觀交通環(huán)境、外部智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境的隨機(jī)激勵(lì)影響，對(duì)車內(nèi)ECU、交通環(huán)境影響下的車內(nèi)電源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集蓄電池電壓，輸出得到真隨機(jī)數(shù)序列；將第一個(gè)真隨機(jī)數(shù)rand₁作為步驟3.2的會(huì)話密鑰key₁；

步驟3.2：ECU_A向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送與ECU_B通信的請(qǐng)求消息，并用ECU_B的公鑰PK_ECUB加密后發(fā)送到ECU_B；ECU_B驗(yàn)證是否為ECU_A的公鑰；如果驗(yàn)證成功，則發(fā)出確認(rèn)信息進(jìn)行步驟3.3，否則發(fā)出拒絕信息，密鑰交換結(jié)束；ECU_A利用本步驟3.2所述的方法對(duì)ECU_B的公鑰驗(yàn)證；

步驟3.3：通信的ECU根據(jù)各自的序列號(hào)、出廠時(shí)間以及標(biāo)識(shí)號(hào)，利用哈希函數(shù)各自產(chǎn)生散列值和并利用對(duì)方的公鑰加密后發(fā)送給對(duì)方；

步驟3.4：通信的ECU之間用各自的私鑰解密對(duì)方發(fā)送的信息，通過對(duì)車內(nèi)電源的電壓值的隨機(jī)數(shù)rand₂進(jìn)行hash運(yùn)算得到新的散列值運(yùn)算后的結(jié)果作為會(huì)話密鑰key₂；

步驟3.5：雙方驗(yàn)證隨機(jī)數(shù)加密結(jié)果的一致性，雙方分別用key₂加密rand₂后傳送給對(duì)方，如果用key₁解密后得到的rand₁和先前的rand₂相同，表明雙方的會(huì)話密鑰生成成功；否則，只要任何一方生成會(huì)話密鑰失敗，就返回到步驟3.1重新進(jìn)行會(huì)話密鑰的生成過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ECU身份隱藏的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)一次一密通信方法，其特征在于，所述步驟2的實(shí)現(xiàn)包括：

步驟2.1：車輛啟動(dòng)時(shí)，ECU向網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)起注冊(cè)申請(qǐng)，將車輛制造商在其上面標(biāo)志的序列號(hào)利用數(shù)據(jù)庫(kù)的私鑰加密之后作為公鑰上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中并等待確認(rèn)；

步驟2.2：數(shù)據(jù)庫(kù)用自己的私鑰SK_DB解密ECU上傳的序列號(hào)，查詢公鑰集合，如果沒找到相應(yīng)的序列號(hào)，允許其注冊(cè)，并返回給其確認(rèn)信息；否則拒絕注冊(cè)；

步驟2.3：ECU收到確認(rèn)信息后，使用ELGamal算法生成一個(gè)公私密鑰對(duì)，將私鑰SK_ECU保存在安全存儲(chǔ)中，將公鑰PK_ECU用數(shù)據(jù)庫(kù)的公鑰PK_DB加密上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

步驟2.4：數(shù)據(jù)庫(kù)將序列號(hào)和公鑰PK_ECU存儲(chǔ)于其公鑰集合中，用ECU的公鑰PK_ECU加密后發(fā)送，保證信息的機(jī)密性；

步驟2.5：ECU收到消息后用SK_ECU解密，若解密得到的信息和自己發(fā)送的信息相同，則注冊(cè)成功并結(jié)束；否則返回步驟2.1。