CN113946876A - 一种业务认证方法及*** - Google Patents

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张海军
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Abstract

本发明实施例提供一种业务认证方法及***，所述方法包括：通过路侧信息处理单元获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。上述技术方案具有如下有益效果：因为采用不对称二次加密的技术手段，所以大大提高了电子不停车收费***中路侧信息处理单元和车辆信息处理单元的认证安全性。

Description

一种业务认证方法及***
技术领域
本发明涉及车辆通行收费认证技术领域，尤其涉及一种业务认证方法及***。
背景技术
目前，我国很多省市都建设了高速公路电子不停车收费***。电子不停车收费***是由路侧信息处理单元和车辆信息处理单元通过无线通信(5.8GHz频段射频信号)的方式实现计费交易的。在电子不停车收费***中，车辆信息处理单元放在车上，路边架设路侧信息处理单元，车辆高速通过路侧信息处理单元的时候，车辆信息处理单元和路侧信息处理单元之间通过无线通信的方式实现识别真假、获得车型、计算费率、扣除通行费。
电子标签作为车载无线通信设备，在发行时须写入车辆信息，用户信息等，以便路侧信息处理单元识别和计费。电子标签发行并完成激活后，可以在电子不停车收费***车道和路侧信息处理单元设备进行正常交易，交易时首先进行安全认证，如果认证成功，则可以进行收费交易。
目前车道通行使用的安全认证方式全部是由车道路侧信息处理单元设备中的销售点终端安全访问模块(Purchase Secure Access Module，PSAM)卡等认证方式完成，现有这些认证方式存在着认证安全性低等缺陷。
发明内容
本发明实施例提供一种业务认证方法及***，以提高电子不停车收费***中路侧信息处理单元和车辆信息处理单元的认证安全性。
一方面，本发明实施例提供了一种业务认证方法，所述方法包括：
通过路侧信息处理单元获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；
利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；
利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；
将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
另一方面，本发明实施例提供了一种业务认证***，所述***包括：路侧信息处理单元、车辆信息处理单元、认证服务器，其中：
所述路侧信息处理单元，用于获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；利用所述路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证；
所述认证服务器收到所述密文C、所述数字签名signature，进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
上述技术方案具有如下有益效果：因为采用不对称二次加密的技术手段，所以大大提高了电子不停车收费***中路侧信息处理单元和车辆信息处理单元的认证安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种业务认证方法流程图；
图2为本发明实施例一种业务认证***结构示意图；
图3为本发明应用实例一种业务认证场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例一种业务认证方法流程图，所述方法包括：
101、通过路侧信息处理单元获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；
102、利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；
103、利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；
104、将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
优选地，所述将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过，包括：
所述IC卡的发行方认证服务器收到所述密文C、所述数字签名signature之后，首先利用所述路侧信息处理单元的公钥对所述数字签名signature进行数字签名验证，读出所述对称密钥key以及所述数字摘要H,然后利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密，得到M’；
利用所述散列函数HASH对所述M’提取数字摘要，得到数字摘要H’；
判断所述数字摘要H’和所述数据摘要H若相同，证明信息没有被篡改，认证通过。
优选地，利用椭圆曲线密码体制，或者RSA算法进行加密、解密以及数字签名；椭圆曲线密码体制与其他公钥密码体制相比，不仅密钥短，而且还加、解密速度快，并且到目前为止，还没有发现行之有效的破译方法。因此，我们能够大量地开发并使用这种技术，将它应用到需要用到信息安全的行业中去，尤其是电子不停车收费***中路侧信息处理单元和车辆信息处理单元的认证中去，加快电子不停车收费***的发展，大大提高认证安全性，降低成本。
所述路侧信息处理单元中设置有加密单元；所述加密单元包括：PCI密码卡，或加密机；所述利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，包括：利用所述加密单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密；
所述认证服务器中设置有解密单元；所述解密单元包括：PCI密码卡，或解密机；所述利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密包括：利用所述解密单元中的对称密钥key对所述密文C进行解密包括。
优选地，所述方法还包括：
基于MapReduce方式部署所述IC卡的发行方认证服务器，以进行认证的负载均衡；所述认证服务器按照级别依次划分为：中央级认证服务器、省级认证服务器、县市级认证服务器。通过上述设置，可以进行认证服务器的负载均衡，减少故障率。
优选地，所述方法还包括：
根据所述车辆的历史通行记录数据，获取所述车辆通行记录大于预设概率值的收费站出口，提前核算所述车辆的通行费，以便当所述车辆实际通过所述大于预设概率值的收费站出口时，直接进行扣费。通过上述***计算(历史数据)，可以降低车辆的通行时间，大大提高通行效率。
优选地，所述收费信息M包括：起始点站点信息，起始点时间，终点站点信息，终点时间，钱数，银行信息。
对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种业务认证***结构示意图，所述***包括：路侧信息处理单元22、车辆信息处理单元21、认证服务器23，其中：
所述路侧信息处理单元22，用于获取某一车辆的车辆信息处理单元21发送的收费信息M；利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；利用所述路侧信息处理单元22的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器23进行认证；
所述认证服务器23收到所述密文C、所述数字签名signature，进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
如图3所示，为本发明应用实例一种业务认证场景示意图，
优选地，所述认证服务器，具体用于收到所述密文C、所述数字签名signature之后，首先利用所述路侧信息处理单元的公钥对所述数字签名signature进行数字签名验证，读出所述对称密钥key以及所述数字摘要H,然后利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密，得到M’；利用所述散列函数HASH对所述M’提取数字摘要，得到数字摘要H’；判断所述数字摘要H’和所述数据摘要H若相同，证明信息没有被篡改，认证通过。
优选地，利用椭圆曲线密码体制，或者RSA算法进行加密、解密以及数字签名；
所述路侧信息处理单元中设置有加密单元；所述加密单元包括：PCI密码卡，或加密机；所述利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，包括：利用所述加密单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密；
所述认证服务器中设置有解密单元；所述解密单元包括：PCI密码卡，或解密机；所述利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密包括：利用所述解密单元中的对称密钥key对所述密文C进行解密包括。
优选地，所述认证服务器基于MapReduce方式部署，以进行认证的负载均衡；所述认证服务器按照级别依次划分为：中央级认证服务器、省级认证服务器、县市级认证服务器。
优选地，所述方法还包括：
所述认证服务器，还用于根据所述车辆的历史通行记录数据，获取所述车辆通行记录大于预设概率值的收费站出口，提前核算所述车辆的通行费，以便当所述车辆实际通过所述大于预设概率值的收费站出口时，直接进行扣费。
优选地，所述收费信息M包括：起始点站点信息，起始点时间，终点站点信息，终点时间，钱数，银行信息。
上述技术方案具有如下有益效果：因为采用不对称二次加密的技术手段，所以大大提高了电子不停车收费***中路侧信息处理单元和车辆信息处理单元的认证安全性。
本发明实施例上述车辆信息处理单元，可以是车载单元，也可以是行车记录仪或者其他的信息处理设备。上述路侧信息处理单元，可以是路侧单元，也可以是收费站记录仪或者其他的信息处理设备。信息处理，在特定的场合下可以是数据或信息的采集、传输、存储、修改，编辑，读取等多个动作的一个或者多个动作的任意组合。第三方，可以是发行方，也可以银行，业主或者路道管理方中的一方或几方组成的企业。欠款的形成可以是车辆通行业务形成的，也可以是停车场，加油，各种汽车后服务业务以及各种拓展增值业务(比如购物，美容，美食)等形成的。IC卡，可以是车辆的电子不停车收费卡，也可以是车辆电子不停车收费卡和各种特殊应用混合组成的IC卡，比如和运输管理证集成，和各种会员卡集成，比如加油会员卡，停车会员卡，或者其他相关消费的集成。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个***的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种业务认证方法，其特征在于，所述方法包括：
通过路侧信息处理单元获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；
利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；
利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；
将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
2.如权利要求1所述业务认证方法，其特征在于，所述将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证通过，包括：
所述IC卡的发行方认证服务器收到所述密文C、所述数字签名signature之后，首先利用所述路侧信息处理单元的公钥对所述数字签名signature进行数字签名验证，读出所述对称密钥key以及所述数字摘要H,然后利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密，得到M’；
利用所述散列函数HASH对所述M’提取数字摘要，得到数字摘要H’；
判断所述数字摘要H’和所述数据摘要H若相同，证明信息没有被篡改，认证通过。
3.如权利要求2所述业务认证方法，其特征在于，利用椭圆曲线密码体制，或者RSA算法进行加密、解密以及数字签名；
所述路侧信息处理单元中设置有加密单元；所述加密单元包括：PCI密码卡，或加密机；所述利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，包括：利用所述加密单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密；
所述认证服务器中设置有解密单元；所述解密单元包括：PCI密码卡，或解密机；所述利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密包括：利用所述解密单元中的对称密钥key对所述密文C进行解密包括。
4.如权利要求1所述业务认证方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于MapReduce方式部署所述IC卡的发行方认证服务器，以进行认证的负载均衡；所述认证服务器按照级别依次划分为：中央级认证服务器、省级认证服务器、县市级认证服务器。
5.如权利要求1所述业务认证方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述车辆的历史通行记录数据，获取所述车辆通行记录大于预设概率值的收费站出口，提前核算所述车辆的通行费，以便当所述车辆实际通过所述大于预设概率值的收费站出口时，直接进行扣费。
6.如权利要求1所述业务认证方法，其特征在于，所述收费信息M包括：起始点站点信息，起始点时间，终点站点信息，终点时间，钱数，银行信息。
7.一种业务认证***，其特征在于，所述***包括：路侧信息处理单元、车辆信息处理单元、认证服务器，其中：
所述路侧信息处理单元，用于获取某一车辆的车辆信息处理单元发送的收费信息M；利用散列函数HASH提取所述收费信息M的数据摘要H，利用对称密钥key对所述M信息进行加密得到密文C；利用所述路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，得到数字签名signature；将所述密文C、所述数字签名signature发给IC卡的发行方认证服务器进行认证；
所述认证服务器收到所述密文C、所述数字签名signature，进行认证通过后，对所述车辆进行通行费计费扣费。
8.如权利要求7所述业务认证***，其特征在于，
所述认证服务器，具体用于收到所述密文C、所述数字签名signature之后，首先利用所述路侧信息处理单元的公钥对所述数字签名signature进行数字签名验证，读出所述对称密钥key以及所述数字摘要H,然后利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密，得到M’；利用所述散列函数HASH对所述M’提取数字摘要，得到数字摘要H’；判断所述数字摘要H’和所述数据摘要H若相同，证明信息没有被篡改，认证通过。
9.如权利要求8所述业务认证***，其特征在于，利用椭圆曲线密码体制，或者RSA算法进行加密、解密以及数字签名；
所述路侧信息处理单元中设置有加密单元；所述加密单元包括：PCI密码卡，或加密机；所述利用路侧信息处理单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密，包括：利用所述加密单元的私钥对所述数据摘要H以及所述对称密钥key进行加密；
所述认证服务器中设置有解密单元；所述解密单元包括：PCI密码卡，或解密机；所述利用所述对称密钥key对所述密文C进行解密包括：利用所述解密单元中的对称密钥key对所述密文C进行解密包括。
10.如权利要求7所述业务认证***，其特征在于，
所述认证服务器基于MapReduce方式部署，以进行认证的负载均衡；所述认证服务器按照级别依次划分为：中央级认证服务器、省级认证服务器、县市级认证服务器。
11.如权利要求7所述业务认证***，其特征在于，
所述认证服务器，还用于根据所述车辆的历史通行记录数据，获取所述车辆通行记录大于预设概率值的收费站出口，提前核算所述车辆的通行费，以便当所述车辆实际通过所述大于预设概率值的收费站出口时，直接进行扣费。
12.如权利要求7所述业务认证***，其特征在于，所述收费信息M包括：起始点站点信息，起始点时间，终点站点信息，终点时间，钱数，银行信息。
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