[發(fā)明專利]一種面向網(wǎng)聯(lián)車與路邊單元通信的安全連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110426077.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN113132485B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周原;劉清憶;劉明山;王迎;任彩琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L67/12
• 分類號(hào): H04L67/12;H04L9/08;H04L9/40;H04L67/141
• 代理公司: 長(zhǎng)春市恒譽(yù)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種面向網(wǎng)聯(lián)車與路邊單元通信的安全連接方法，其特征在于：該方法包括：

S100，發(fā)起方生成SM2密鑰對(duì)sk，pk、32bit不重?cái)?shù)Nonce1和毫秒級(jí)時(shí)間戳Timestamp1；密鑰對(duì)sk，pk中，sk是私鑰，pk是公鑰；不重?cái)?shù)Nonce1是一個(gè)32bit的隨機(jī)數(shù)；時(shí)間戳Timestamp1指示了發(fā)起方執(zhí)行步驟S100的時(shí)刻；

S102，發(fā)起方生成Handshake_msg1消息，然后發(fā)送給響應(yīng)方；Handshake_msg1消息由發(fā)起方在步驟S100中生成的公鑰pk、不重?cái)?shù)Nonce1和時(shí)間戳Timestamp1三部分組成，如式(1)所示；發(fā)起方發(fā)送Handshake_msg1消息表示它請(qǐng)求建立通信；

Handshake_msg1＝{pk,Nonce1,Timestamp1} (1)

S104，響應(yīng)方檢查Handshake_msg1消息的新鮮度；響應(yīng)方接收到Handshake_msg1消息后，即收到了發(fā)起方的通信請(qǐng)求，響應(yīng)方根據(jù)不重?cái)?shù)Nonce1和時(shí)間戳Timestamp1檢查此消息是否新鮮；

S106，如果Handshake_msg1消息新鮮，轉(zhuǎn)至步驟S108，否則轉(zhuǎn)至步驟130；

S108，響應(yīng)方生成SM4密鑰key、32bit不重?cái)?shù)Nonce2和毫秒級(jí)時(shí)間戳Timestamp2；key的長(zhǎng)度為128bit；不重?cái)?shù)Nonce2是一個(gè)32bit的隨機(jī)數(shù)；時(shí)間戳Timestamp2指示了響應(yīng)方執(zhí)行步驟S108的時(shí)刻；

S110，響應(yīng)方使用pk加密key，得到密文C_key；在響應(yīng)方接收到Handshake_msg1之后便得到了公鑰pk，響應(yīng)方采用SM2密碼加密算法對(duì)key進(jìn)行加密得到其密文C_key，如式(2)所示；

C_key＝SM2.Enc(key,pk) (2)

S112，響應(yīng)方生成Handshake_msg2消息，然后發(fā)送給發(fā)起方；Handshake_msg2消息由響應(yīng)方在步驟S108中生成的不重?cái)?shù)Nonce2、時(shí)間戳Timestamp2和在步驟S100中得到的密文C_key三部分組成，如式(3)所示；

Handshake_msg2＝{Nonce2,Timestamp2,C_key} (3)

S114，發(fā)起方檢查Handshake_msg2消息的新鮮度；發(fā)起方接收到Handshake_msg2消息后，根據(jù)不重?cái)?shù)Nonce2和時(shí)間戳Timestamp2檢查Handshake_msg2消息的新鮮度；

S116，如果Handshake_msg2消息新鮮，轉(zhuǎn)至步驟S118，否則轉(zhuǎn)至步驟130；

S118，發(fā)起方解密密文C_key，得到SM4密鑰key；在接收到Handshake_msg2消息之后，發(fā)起方使用私鑰sk，采用SM2密碼解密算法對(duì)密文C_key進(jìn)行解密，得到響應(yīng)方生成的SM4密鑰key，如式(4)所示；

key＝SM2.Dec(C_key,sk) (4)

S120，發(fā)起方32bit不重?cái)?shù)Nonce3和毫秒級(jí)時(shí)間戳Timestamp3，并使用SM4密碼算法對(duì)它們進(jìn)行加密；不重?cái)?shù)Nonce3是一個(gè)32bit的隨機(jī)數(shù)；時(shí)間戳Timestamp3指示了發(fā)起方執(zhí)行步驟S120的時(shí)刻；發(fā)起方使用密鑰key和SM4密碼算法對(duì)不重?cái)?shù)Nonce3和時(shí)間戳Timestamp3進(jìn)行加密，得到密文C_Nonce3、C_Timestamp3，如式(5)、式(6)所示；

C_Nonce3＝SM4.Enc(Nonce3,key) (5)

C_Timestamp3＝SM4.Enc(Timestamp3,key) (6)

S122，發(fā)起方生成Handshake_msg3消息，然后發(fā)送給響應(yīng)方；Handshake_msg3消息由發(fā)起方在步驟S120中生成的密文C_Nonce3和密文C_Timestamp3組成，如式(7)所示；

Handshake_msg3＝{C_Nonce3,C_Timestamp3} (7)

S124，響應(yīng)方解密Handshake_msg3消息，檢查其新鮮度；響應(yīng)方接收到Handshake_msg3消息后，使用key和SM4解密算法對(duì)其進(jìn)行解密，得到不重?cái)?shù)Nonce3和時(shí)間戳Timestamp3，如式(8)、式(9)所示；響應(yīng)方根據(jù)不重?cái)?shù)Nonce3和時(shí)間戳Timestamp3檢查Handshake_msg3消息的新鮮度；

Nonce3＝SM4.Dec(C_Nonce3,key) (8)

Timestamp3＝SM4.Dec(C_Timestamp3,key) (9)

S126，如果Handshake_msg3消息新鮮，轉(zhuǎn)至步驟S128，否則轉(zhuǎn)至步驟S130；

S128，響應(yīng)方接受發(fā)起方的通信請(qǐng)求，發(fā)起方和響應(yīng)方通過互相發(fā)送Handshake_msg消息，協(xié)商出了SM4密鑰key，建立安全通信連接；在后續(xù)的通信中，雙方使用key對(duì)通信內(nèi)容進(jìn)行加密、解密，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全的保護(hù)；

S130，建立通信連接失敗；在Handshake_msg消息不新鮮的情況下，雙方不能建立通信連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向網(wǎng)聯(lián)車與路邊單元通信的安全連接方法，其特征在于：雙方對(duì)接收到消息的新鮮度進(jìn)行檢查，如果接收到的消息中的不重?cái)?shù)在時(shí)間段T_Nonce內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過，則此消息不新鮮，時(shí)間段T_Nonce為不重?cái)?shù)的記錄期；如果接收到的消息中的時(shí)間戳Timestamp與接收到消息的時(shí)刻T_Rec的差值大于T_Threshold，則此消息不新鮮，T_Threshold是差值的最大值。