[發明專利]一種工程機械CAN設備身份認證方法及系統

在審

• 申請號: 202011538141.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112636923A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張桓;魏彬;柴君飛;喬治·瓦西拉斯
• 申請（專利權）人: 江蘇徐工工程機械研究院有限公司
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L12/40;H04L29/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，包括以下步驟：

將節點分為關鍵節點和普通節點；

車輛啟動階段，以網關為中心，按照預設的安全性權重策略，通過非對稱加密體制，待認證關鍵節點生成隨機數，使用帶有哈希摘要的數字簽名對關鍵節點進行身份認證；

通過對稱加密體制對普通節點進行身份認證。

2.根據權利要求1所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，對關鍵節點進行身份認證的方法，包括以下步驟：

被驗證節點生成隨機數，利用被驗證節點的私鑰進行加密，使用帶有哈希摘要的數字簽名，將消息發送回網關節點；

網關節點進行解密，利用非對稱加密的公鑰和私鑰的唯一性進行身份認證；

消息解密后的數據進行比較，若相同，則認證成功，若待確認節點超時沒有返回密文或者兩者生成密文不同，則認證失敗。

3.根據權利要求2所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，網關節點G與關鍵節點Ni間身份認證，具體按照以下步驟執行：

在車輛啟動后，網關節點G在初始化完成后，按照預設的安全性權重策略，選擇對優先級高的關鍵節點Ni進行驗證，利用網關節點私鑰SG進行加密處理的Mi，數據段內容為關鍵節點的身份標識IDi，將報文發送給關鍵節點Ni；

節點Ni收到消息Mi后，利用網關節點公鑰PG進行解密得IDi，如果IDi合法，則轉至以下步驟，否則認證失敗；

節點Ni生成隨機數Ri，對隨機數Ri進行Hash函數運算，生成消息摘要Hi1，使用節點私鑰Si對Hi1加密的數字簽名Ci，將隨機數Ri和Ci封裝為Qi，發送給網關G；

網關G收到報文Qi，進行分解為Ri和Ci，使用節點公鑰Pi對Ci進行解密得Hi1’，對Ri進行Hash函數運算，得Hi2，比較Hi1’和Hi2，如果一致，則驗證成功，否則認證失敗。

4.根據權利要求1所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，在實體認證過程中，采用唯一性CANID分配，即為每一個不同的節點分配一套獨有的CANID；在認證請求階段，每個節點有唯一的請求ID，網關節點收到通信報文后，根據CANID識別節點身份。

5.根據權利要求4所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，車輛出廠前，網關節點和待認證的關鍵節點已寫入認證所需的公私鑰對，且公私鑰對進行周期性更新，減輕認證過程中由于密鑰分配導致的總線負載量。

6.根據權利要求1所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，對工程機械車載ECU節點等級進行劃分時，以包括轉向控制、速度控制、上車作業控制的高安全等級作為關鍵節點，以包括聲音控制、燈光控制的低安全等級作為普通節點。

7.根據權利要求1所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，適用于基于CAN總線技術的上層應用協議，包括CANopen、J1939協議。

8.根據權利要求1所述的工程機械CAN設備身份認證方法，其特征在于，適用于包括CAN2.0A和CAN2.0B的總線通信。

9.一種工程機械CAN設備身份認證系統，其特征在于，包括：

分類模塊，用于將節點分為關鍵節點和普通節點；

關鍵節點身份認證模塊，用于車輛啟動階段，以網關為中心，通過非對稱加密體制，待認證關鍵節點生成隨機數，使用帶有哈希摘要的數字簽名對關鍵節點進行身份認證；

普通節點身份認證模塊，用于通過對稱加密體制對普通節點進行身份認證。

10.根據權利要求9所述的工程機械CAN設備身份認證系統，其特征在于，所述關鍵節點身份認證模塊包括：

加密模塊，用于被驗證節點生成隨機數后，利用被驗證節點的私鑰進行加密，使用帶有哈希摘要的數字簽名，將消息發送回網關節點；

解密認證模塊，用于對網關節點進行解密，利用非對稱加密的公鑰和私鑰的唯一性進行身份認證；

認證模塊，用于將消息解密后的數據進行比較，若相同，則認證成功，若待確認節點超時沒有返回密文或者兩者生成密文不同，則認證失敗。