[發明專利]在過程控制系統中建立安全的低能量無線通信的方法和裝置

在審

• 申請號: 201911311931.2
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111343613A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: K·W·瓊克;J·S·富勒;A·L·拉特維森
• 申請（專利權）人: 費希爾控制產品國際有限公司
• 主分類號: H04W4/80
• 分類號: H04W4/80;H04L29/06;H04W12/00;H04W12/06;H04L9/32;H04L9/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 戚英豪;丁燕

1.一種現場設備，包括：

藍牙低能量(BLE)通信接口，以通過未配對的BLE連接從遠程設備接收第一初始化消息，所述第一初始化消息包括明文消息，所述明文消息包含認證內容，所述認證內容基于可用于所述遠程設備的私有認證令牌使用中間件來生成；以及

BLE消息分析器，以基于所述認證內容使用由所述現場設備存儲的所述認證令牌來驗證所述明文消息。

2.根據權利要求1所述的現場設備，其中，所述BLE通信接口發送用于所述現場設備的獨特標識符，以促進所述遠程設備對所述認證令牌的獲取。

3.根據權利要求1所述的現場設備，其中，所述BLE通信接口通過所述未配對的BLE連接向所述遠程設備發送第二初始化消息，所述第二初始化消息包括(i)所述第一初始化消息的內容和(ii)除了第一基于哈希的消息認證碼(HMAC)以外的所述第二初始化消息的內容的所述第一HMAC，所述第一HMAC使用所述認證令牌來生成。

4.根據權利要求3所述的現場設備，其中，所述BLE通信接口從所述遠程設備接收客戶端完成消息，所述客戶端完成消息包括(i)所述第一初始化消息的內容和(ii)包括所述第一HMAC的所述第二初始化消息的內容的第二HMAC，所述第二HMAC使用所述認證令牌來生成，所述現場設備還包括BLE通信控制器，用于通過獨立地生成所述第二HMAC來檢驗所述客戶端完成消息。

5.根據權利要求3所述的現場設備，還包括BLE通信控制器，用于執行以下操作：

生成第一公開Diffie-Helman(DH)密鑰；以及

基于所述第一公開DH密鑰和由所述遠程設備生成的第二公開DH密鑰，生成用于所述現場設備與所述遠程設備之間的通信會話的秘密會話密鑰，所述第一初始化消息的內容包括所述第二公開DH密鑰，所述第二初始化消息的內容包括所述第一公開DH密鑰。

6.根據權利要求5所述的現場設備，其中，所述通信會話是第一通信會話，并且所述秘密會話密鑰是第一秘密會話密鑰，所述BLE通信控制器基于所述第一公開DH密鑰生成用于第二通信會話的第二秘密會話密鑰。

7.根據權利要求5所述的現場設備，其中，所述BLE通信控制器使用小于200μJ來生成所述第一公開DH密鑰。

8.根據權利要求5所述的現場設備，其中，所述BLE通信控制器基于FourQ橢圓曲線來生成所述第一公開DH密鑰。

9.根據權利要求3所述的現場設備，其中，所述第二初始化消息標識多個允許的認證過程中的至少一個認證過程，以在所述遠程設備與所述現場設備之間建立安全協定。

10.根據權利要求9所述的現場設備，其中，所述多個允許的認證過程包括預共享密鑰(PSK)過程、橢圓曲線Diffie-Hellman臨時(ECDHE)過程、或橢圓曲線數字簽名算法(ECDSA)中的至少一個。

11.根據權利要求9所述的現場設備，還包括BLE通信控制器，用于生成用于所述現場設備與所述遠程設備之間的通信會話的秘密密鑰，所述秘密密鑰根據所述多個允許的認證過程中的所述至少一個認證過程來生成。

12.根據權利要求11所述的現場設備，其中，所述BLE通信接口向所述遠程設備發送第一加密消息，所述第一加密消息包括所述秘密密鑰，所述第一加密消息是基于所述認證令牌進行加密的。

13.根據權利要求11所述的現場設備，其中，所述BLE通信控制器生成第一公開Diffie-Helman(DH)密鑰，并基于從所述遠程設備接收的第二公開DH密鑰生成所述秘密密鑰，所述BLE通信接口向所述遠程設備發送所述第一公開DH密鑰，以使所述遠程設備能夠單獨地生成所述秘密密鑰。