CN104077814B - 电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，第一设备以预设的第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文，并将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备；第二设备以预设的第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据，若第一结果数据与对象数据相同，表明第一设备所用第一密钥与第二设备所用第三密钥相同，第二设备以此通过对第一设备的认证，而后续的交易基于认证成功而进行，交易数据不会被监听甚至篡改、泄露，保障了交易过程中数据的安全性。

Description

电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法

技术领域

本申请涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种应用于停车场的电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法。

背景技术

电子不停车收费（Electronic Toll Collection，ETC）是一种不需要停车缴费来通过收费站的收费技术。车辆通过安装车载单元（On-Board Unit，OBU）与路侧单元（Road-Side Unit，RSU）通讯来完成收费过程。OBU存储有其身份识别信息、车辆信息（如车牌号、车型等）等，并可读取卡片信息。RSU一般安装在收费站车道前端的龙门架上，其与OBU无线通讯，获得卡片信息并将其发送到计费子***，完成相应扣费处理。

由于现有的ETC过程仅为交易过程，即由OBU将读取的卡片信息发送到RSU，进而由计费子***完成对应扣费，因此，交易过程中的交易数据容易被监听，进而交易数据容易被篡改或泄露，数据安全性得不到保障。

发明内容

本申请提供一种电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，以保障数据的安全性。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种电子不停车收费***中的设备认证方法，所述方法包括：

所述第一设备以预设的第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文，并将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备；

所述第二设备以预设的第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据，若所述第一结果数据与对象数据相同，则所述第二设备通过对第一设备的认证。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种电子不停车收费***的交易方法，包括：

分别作为所述第一设备与第二设备的路侧单元与车载单元基于如权利要求1-4中任一项所述的认证方法进行认证；

所述认证通过后，所述车载单元将读取的卡片信息通过路侧单元发送至计费子***，所述计费子***反馈扣费信息到卡片。

根据本申请的第三方面，本申请提供一种电子不停车收费***中的第一设备，其用于与电子不停车收费***中的第二设备进行信息交互，包括：

存储单元，用于存储第一密钥；

加密单元，用于以所述第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文；

发送单元，用于将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备，以触发所述第二设备基于第一对象数据密文与对象数据对第一设备进行认证。

根据本申请的第四方面，本申请提供一种电子不停车收费***中的第二设备，其用于与电子不停车收费***中的第一设备进行信息交互，包括：

存储单元，用于存储第三密钥；

接收单元，用于从第一设备接收对象数据，以及以第一密钥对对象数据进行加密得到的第一对象数据密文；

解密单元，用于以第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据；

认证单元，用于当所述第一结果数据与对象数据相同，则通过对第一设备的认证。

根据本申请的第五方面，本申请提供一种电子不停车收费***，所述***包括如上述第一设备，以及如上述第二设备。

本申请的有益效果是：

通过提供一种电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，第一设备以预设的第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文，并将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备；第二设备以预设的第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据，若第一结果数据与对象数据相同，表明第一设备所用第一密钥与第二设备所用第三密钥相同，第二设备以此通过对第一设备的认证，而后续的交易基于认证成功而进行，交易数据不会被监听甚至篡改、泄露，保障了交易过程中数据的安全性。

附图说明

图1为本申请实施例一的ETC***的交易方法的流程图；

图2为本申请实施例的ETC***的结构示意图；

图3为本申请实施例二的ETC***的交易方法的流程图；

图4为本申请实施例三的ETC***的交易方法的补充流程图；

图5为本申请实施例一的RSU202的结构示意图；

图6为本申请实施例一的OBU201的结构示意图；

图7为本申请实施例二的RSU202的结构示意图；

图8为本申请实施例二的OBU201的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

请参考图1，本实施例的ETC***的交易方法主要基于如图2所示的ETC***，该ETC***应用于停车场中，其包括通过无线连接的OBU201及RSU202，OBU201装配于车辆上，并且可对卡片信息进行读取，而RSU202装配于停车场的出入口处，并且RSU202还与计费子***203相连，从而将从OBU201获得的卡片信息发送到计费子***203进行相应扣费处理。相较于高速路环境而言，停车场环境更加复杂，更容易产生交易的安全性问题，因此，本实施例的方法、装置及***能更好地对ETC交易过程进行安全保护，保证交易的可靠性。上述交易方法主要包括如下流程：

步骤101，RSU202以第一密钥对对象数据进行加密，得到第一对象数据密文，具体地，对象数据可以是RSU202生成的随机数或者其他预先生成并存储的数据，例如8字节随机数、16字节随机数等；RSU202以在认证过程中约定的加密算法并采用第一密钥对对象数据进行加密，从而得到第一对象数据密文；第一密钥是预先存在于RSU202中的；

步骤102，RSU202将第一对象数据密文与对象数据发送至OBU201，具体地，第一对象数据密文与对象数据可携带于BST帧中；

步骤103，OBU201以第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据，具体地，OBU201是以在认证过程中约定的解密算法并采用第三密钥对第一对象数据密文进行解密，从而得到第一结果数据；第三密钥是预先存在于OBU201中的；

步骤104，若OBU201解密所得第一结果数据与其所接收的对象数据相同，则通过对RSU202的认证，具体地，若OBU201解密所得第一结果数据与其所接收的对象数据相同，则表明RSU202加密所采用的加密算法与OBU201解密所采用的解密算法是对应的，而且RSU202加密所采用的第一密钥与OBU201解密所采用的第三密钥是相同的，那么OBU201即可通过对RSU202的认证；若OBU201解密所得第一结果数据与其所接收的对象数据不相同，那么不会触发后续步骤105-步骤108所描述的交易处理过程；

步骤105，OBU201通过对RSU202的认证后，OBU201读取卡片信息；

步骤106，OBU201将卡片信息发送到RSU202；

步骤107，RSU202将卡片信息发送到计费子***203进行验证；

步骤108，卡片验证通过后，卡片、OBU201、RSU202及计费子***203之间进行本次ETC的扣费过程，具体可包括对卡片的本次扣费信息写入、扣费写入反馈、完成支付记录等。

相应地，本实施例的RSU202主要包括如图5所示的结构：

第一存储单元501，用于存储第一密钥；

第一加密单元502，用于以第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文；

第一发送单元503，用于将第一对象数据密文与对象数据发送至OBU201，以触发OBU201基于第一对象数据密文与对象数据对RSU202进行认证。

而本实施例的OBU201主要包括如图6所示的结构：

第二存储单元601，用于存储第三密钥；

第二接收单元602，用于从RSU202接收对象数据，以及以第一密钥对对象数据进行加密得到的第一对象数据密文；

第二解密单元603，用于以第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据；

第二认证单元604，用于当第一结果数据与对象数据相同，则通过对RSU202的认证。

实施例二：

请参考图3，本实施例与实施例一区别主要在于：在步骤104与步骤105之间还包括如下流程：

步骤301，当OBU201通过对RSU202的认证，OBU201以第三密钥对合成因子进行加密，得到合成因子密文，具体地，OBU201是以在认证过程中约定的加密算法并采用第三密钥对合成因子进行加密，从而得到合成因子密文，合成因子是预先存储于OBU201中的，且合成因子与OBU201唯一对应，合成因子可以是OBU201的合同序列号或者其他数据形式，合同序列号可以是8字节或16字节的随机数等；

步骤302，OBU201以第四密钥对对象数据进行加密得到第二对象数据密文，具体地，OBU201是以在认证过程中约定的加密算法并采用第四密钥对对象数据进行加密，从而得到第二对象数据密文；第四密钥是预先存在于OBU201中的；而第二对象数据密文中还可以包括采用第四密钥加密的OBU201的身份识别信息以及车辆信息等；

步骤303，OBU201将合成因子密文与第二对象数据密文发送至RSU202，具体地，合成因子密文与第二对象数据密文可携带与VST帧中；

步骤304，RSU202以第一密钥对合成因子密文解密，得到第二结果数据，具体地，若OBU201加密所采用的加密算法与OBU201解密所采用的解密算法是对应的，而且OBU201加密所采用的第三密钥与RSU202解密所采用的第一密钥是相同的，那么，RSU202对合成因子密文解密所得到的第二结果数据必然就是合成因子；

步骤305，RSU202由第二结果数据及第二密钥生成第五密钥，具体地，可以第二结果数据为分散因子对第二密钥进行分散得到第五密钥；若第四密钥正是由第二密钥及合成因子生成的，而且第二结果数据是上述合成因子，那么，第五密钥与第四密钥相同；当合成因子为8字节随机数时，第四密钥可以是以合成因子为分散因子对第二密钥进行分散得到；第二密钥是预先存在于RSU202中的，第二密钥可由两个、三个、四个或其他多个根密钥通过一定方式生成，如分散方式等；

步骤306，RSU202以第五密钥对第二对象数据密文解密，得到第三结果数据；

步骤307，若RSU202解密所得第三结果数据与对象数据相同，则RSU202通过对OBU201的认证，具体地，若OBU201加密所采用的第四密钥与RSU202解密所采用的第五密钥是相同的，那么RSU202对第二对象数据密文解密所得到的第三结果数据必然就是步骤101所提及的对象数据，进而RSU202即可通过对OBU201的认证；若RSU202解密所得第三结果数据与步骤101所提及的对象数据不相同，那么不会触发后续步骤105-步骤108所描述的交易处理过程的交易处理过程。

相应地，本实施例的RSU202主要还包括如图7所示的结构：

第一存储单元501还存储有第二密钥，RSU202进一步包括：

第一接收单元701，用于当OBU201基于第一对象数据密文与对象数据通过对RSU202的认证时，从OBU201接收到以第三密钥对一合成因子进行加密得到的合成因子密文，以及以第四密钥对对象数据进行加密得到的第二对象数据密文，合成因子与第二设备对应；

第一解密单元702，用于以第一密钥对合成因子密文解密，得到第二结果数据，并以由第二结果数据及第二密钥生成的第五密钥，对第二对象数据密文解密，得到第三结果数据；

第一认证单元703，用于当第三结果数据与对象数据相同时，则通过对OBU201的认证。

本实施例的OBU201主要还包括如图8所示的结构：

第二存储单元601还存储有第四密钥及合成因子，OBU201还包括：

第二加密单元801，用于当通过对RSU202的认证时，以第三密钥对合成因子进行加密得到合成因子密文，并以第四密钥对对象数据进行加密得到第二对象数据密文；

第二发送单元802，用于将合成因子密文与第二对象数据密文发送至RSU202，以触发RSU202基于合成因子密文与第二对象数据密文对OBU201进行认证。

实施例三：

请参照图4，本实施例在实施例二基础上增加了OBU201中合成因子、OBU201的身份识别信息及第四密钥的导入过程：

步骤401，对第四密钥以厂家密钥进行加密，得到导入密文；

步骤402，将合成因子、OBU201的身份识别信息、第三密钥，以及导入密文存储至一导入卡中；

步骤403，OBU201从导入卡中得到合成因子、身份识别信息及第三密钥，并且以其存储的厂家密钥对导入密文进行解密，得到第四密钥。导入完成后，可擦除导入卡中的信息，以重复利用导入卡并保证数据安全。

而RSU202中的第一密钥及第三密钥可写在RSU202支持的消费安全存储模块（Purchase Secure Access Module，PSAM）卡或其他类型卡中。

合成因子、OBU201的身份识别信息及第四密钥被导入后，即可执行实施例一或实施例二所描述的交易方法。

需要说明的有如下几点：

1、OBU201、RSU202所涉及到的加密算法、解密算法，以及密钥生成算法可以采用各种现有技术（如三重数据加密算法等），或者现有技术的组合。但需注意的是，为使合法的OBU201、RSU202之间完成认证，所涉及加密算法、解密算法，以及密钥生成算法应该是相同或对应的。

2、本申请的ETC的第一设备及第二设备对应以RSU202及OBU201进行描述，可以理解的是，其他类型设备只要是采用本申请的认证方法或交易方法的，也应当在本申请保护范围之内。

本申请实施例一的电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，主要是通过对象数据的一致性判定，实现了OBU201对RSU202的认证，从而达到如下有益效果：后续的交易基于该认证成功而进行，交易数据不会被监听甚至篡改、泄露，保障了交易过程中数据的安全性；本申请实施例一的电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，主要是进一步通过对象数据的一致性判定，实现了OBU201对RSU202的认证，以及RSU202对OBU201的认证，即双向认证，从而进一步增强了上述有益效果；本申请实施例三的电子不停车收费***、设备、认证方法及交易方法，主要是进一步增加了信息导入过程，从而使方案更加完善，便于实施。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种电子不停车收费***中的设备认证方法,其特征在于，包括：

第一设备以预设的第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文，并将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备；

所述第二设备以预设的第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据，若所述第一结果数据与对象数据相同，则所述第二设备通过对第一设备的认证；

当所述第二设备通过对第一设备的认证，所述第二设备以第三密钥对预设的且与第二设备对应的合成因子进行加密得到合成因子密文，并以预设的第四密钥对所述对象数据进行加密得到第二对象数据密文，并将所述合成因子密文与第二对象数据密文发送至第一设备；

所述第一设备以第一密钥对合成因子密文解密，得到第二结果数据，并以由所述第二结果数据及预设的第二密钥生成的第五密钥，对所述第二对象数据密文解密，得到第三结果数据，若所述第三结果数据与对象数据相同，则所述第一设备通过对第二设备的认证。

2.如权利要求1所述的认证方法，其特征在于，所述第二设备存储有厂家密钥，所述方法还包括：

将所述合成因子、第二设备的身份识别信息、第三密钥，以及所述第四密钥经厂家密钥加密所得导入密文存储至导入卡中；

所述第二设备从所述导入卡中得到所述合成因子、身份识别信息、第三密钥，以及以所述厂家密钥解密所述导入密文所得第四密钥。

3.如权利要求1所述的认证方法，其特征在于，所述对象数据为第一设备生成的随机数，所述第二密钥由至少两个根密钥生成，所述合成因子为合同序列号，所述第五密钥为对第二密钥采用合同序列号为分散因子分散得到。

4.一种电子不停车收费***的交易方法，其特征在于，包括：

分别作为第一设备与第二设备的路侧单元与车载单元基于如权利要求1-3中任一项所述的认证方法进行认证；

所述认证通过后，所述车载单元将读取的卡片信息通过路侧单元发送至计费子***，以进行扣费。

5.一种电子不停车收费***中的第一设备，其用于与电子不停车收费***中的第二设备进行信息交互，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储第一密钥；

加密单元，用于以所述第一密钥对对象数据进行加密得到第一对象数据密文；

发送单元，用于将所述第一对象数据密文与对象数据发送至第二设备，以触发所述第二设备基于第一对象数据密文与对象数据对第一设备进行认证；

所述存储单元还存储有第二密钥，所述第一设备还包括：

接收单元，用于当所述第二设备基于第一对象数据密文与对象数据通过对第一设备的认证时，从所述第二设备接收到以第三密钥对一合成因子进行加密得到的合成因子密文，以及以第四密钥对所述对象数据进行加密得到的第二对象数据密文，所述合成因子与第二设备对应；

解密单元，用于以所述第一密钥对合成因子密文解密，得到第二结果数据，并以由所述第二结果数据及第二密钥生成的第五密钥，对所述第二对象数据密文解密，得到第三结果数据；

认证单元，用于当所述第三结果数据与对象数据相同时，则通过对第二设备的认证。

6.一种电子不停车收费***中的第二设备，其用于与电子不停车收费***中的第一设备进行信息交互，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储第三密钥；

接收单元，用于从第一设备接收对象数据，以及以第一密钥对对象数据进行加密得到的第一对象数据密文；

解密单元，用于以第三密钥对第一对象数据密文解密，得到第一结果数据；

认证单元，用于当所述第一结果数据与对象数据相同，则通过对第一设备的认证；

所述存储单元还存储有第四密钥及合成因子，所述第二设备还包括：

加密单元，用于当通过对所述第一设备的认证时，以第三密钥对合成因子进行加密得到合成因子密文，并以第四密钥对所述对象数据进行加密得到第二对象数据密文；

发送单元，用于将所述合成因子密文与第二对象数据密文发送至第一设备，以触发所述第一设备基于合成因子密文与第二对象数据密文对第二设备进行认证。

7.一种电子不停车收费***，其特征在于，所述***包括如权利要求5所述的第一设备，以及如权利要求6所述的第二设备。