[發明專利]一種用于汽車ECU間安全通信的密鑰交換方法

有效

• 申請號: 202110597211.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113315636B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 孫恒;邱培超;翁健;劉志全;羅智耀
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/08;H04L12/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

1.一種用于汽車ECU間安全通信的密鑰交換方法，其特征在于，包括下述步驟：

將參與密鑰交換的所有車輛ECU兩兩分組；

通信雙方的車輛ECU直接傳輸所需的Diffie-Hellman明文參數p和g以及私有的隨機整數a和b，通信雙方的車輛ECU包括發送方ECU₁和接收方ECU₂，發送方ECU₁和接收方ECU₂單獨計算變量E₁＝g^amod p、E₂＝g^bmod p；

基于BLS短簽名方法，車輛ECU生成公鑰并發送簽名；

車輛ECU對報文簽名進行校驗并生成組密鑰，進行組密鑰交換，交換組密鑰后的發送方ECU₁和接收方ECU₂為同一邏輯實體；將任意兩個邏輯實體安全連接形成一個新邏輯實體，當一個邏輯實體與另一個邏輯實體進行合并時，雙方邏輯實體互相驗證身份后發送已有組密鑰，接收方接收后，將發送方的組密鑰與邏輯實體內部各個車輛ECU的私鑰都進行冪運算；

所述將任意兩個邏輯實體安全連接形成一個新邏輯實體，具體步驟包括：

第一邏輯實體內部ECU分別具有私鑰a₁,a₂,a₃,…a_i，第二邏輯實體內部ECU私鑰為b₁,b₂,b₃,…b_j，所述第一邏輯實體內部的ECU數目i與第二邏輯實體內部ECU數目j滿足關系|i-j|≤1；采用并行的方式合并形成邏輯實體，當所有車輛ECU處于同一邏輯實體時，生成共享會話密鑰；

共享會話密鑰表示為：

BK^*＝power(BK₂,a₁a₂a₃…a_i)mod p＝power(BK₁,b₁b₂b₃…b_j)mod p

其中，power表示數字乘冪函數，BK₁表示第一邏輯實體的組密鑰，BK₂表示第二邏輯實體的組密鑰。

2.根據權利要求1所述的用于汽車ECU間安全通信的密鑰交換方法，其特征在于，所述將參與密鑰交換的所有車輛ECU兩兩分組，每一分組作為一個邏輯實體，所有ECU若數量為奇數，剩余的ECU作為單獨邏輯實體。

3.根據權利要求1所述的用于汽車ECU間安全通信的密鑰交換方法，其特征在于，所述車輛ECU生成公鑰并發送簽名，具體步驟包括：

發送方ECU₁選取接收方ECU₂的橢圓曲線生成點G₁產生公鑰P₁＝a×G₁，采用橢圓曲線哈希函數H(E₁)計算簽名S₁＝a×H(E₁)后，發送方ECU₁將數字簽名S₁發送至接收方ECU₂；

接收方ECU₂選取發送方ECU₁的橢圓曲線生成點G₂產生公鑰P₂＝b×G₂，采用橢圓曲線哈希函數H(E₂)計算簽名S₂＝b×H(E₂)后，接收方ECU₂將數字簽名S₂發送至發送方ECU₁。