CN1976503B - 为从服务器传输到车辆的通信信号提供安全性的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

使用全球时钟保护和同步到达车辆的XM和SMS消息中的消息。一种用于在车辆无线通信系统中提供安全的单向传输的系统和方法。该系统和方法依靠时钟信号来保证车辆和服务器接收正确的消息。该车辆和服务器周期性地使其内部时钟与全球时钟同步。服务器把其本地时间添加到包括车辆标识号和功能代码的消息主体中。然后服务器加密该消息并将其传输到车辆。车辆解密该消息并将该传输的车辆标识号与其标识号进行比较。如果该标识号匹配，那么该车辆将考察该消息中的时间是否在车辆时间的预定窗口内。如果该传输的时间在车辆时间的预定窗口内，那么该车辆将接受该消息并且执行功能。

Description

为从服务器传输到车辆的通信信号提供安全性的方法和系统
技术领域
本发明一般涉及一种为单向消息传输提供安全性的系统和方法，更特别地，涉及一种为短消息系统消息提供安全性的系统和方法，其中该系统和方法使用被添加到该消息中的同步时钟信号。
背景技术
本领域已知，通信系统允许中央服务中心与车辆无线通信以提供各种服务，例如解锁车辆，更新车辆内各种ECU中的软件等。该中央服务中心将包括允许其在指定频率上通过一个或多个基于蜂窝的通信系统、地面通信线、卫星通信和因特网与车辆无线通信。
这些类型的无线通信系统有时应用短消息系统(SMS)通信链接，其中在没有返回传输的的单向通道中传输该消息。换句话说，没有关于该消息被接收的确认。这些类型的SMS通信链接是人们希望的，因为它们减少了提供通信链接所需要的带宽和功率量。例如，在上述车辆通信系统中，车辆操作员可以呼叫服务中心以请求解锁车门。服务中心可以使用SMS消息以低带宽和低损耗无线传输解锁车门的命令。
在这种SMS通信链接中存在着潜在的安全性威胁。特别地，黑客有可能接收和记录从服务中心发送到车辆的消息，和/或阻止该消息从服务中心到达车辆。然后黑客可以在稍后的时间重放该消息以执行特定的功能。例如，如果一个SMS消息被发送以解锁车门，黑客可以通过干扰该信号而在路由层或空中阻塞该消息。因为该捕获的消息是有效的消息，所以黑客可以在稍后当车主不在车辆附近的时间重放该消息而获得对于该车辆的非法进入。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种用于在车辆无线通信系统中提供安全的单向传输的系统和方法。该系统和方法依靠时钟信号来保证车辆和服务器接收正确的消息。该车辆和服务器将基于某个算法周期性地使其内部时钟与全球时钟同步。当服务器希望向车辆无线发送消息时，它将把其本地时钟信号包含在具有车辆标识号和特定的功能代码的消息主体中。然后服务器加密该消息并将其传输到车辆。车辆将解密该消息并将该传输的车辆标识号与其标识号比较。如果该标识号匹配，那么该车辆将考察该消息中的时间是否在车辆本地时钟时间的预定窗口内。如果该传输的时间在车辆时间的预定窗口内，那么该车辆将接受该消息并且执行功能。否则，车辆将拒绝该消息，因为其是无效的或可能是重放的消息。该时间还可以用于以相同的方式验证从车辆传输到服务器的消息。
根据以下说明和所附权利要求，并结合附图，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是使用单向通道通信链接的车辆和服务中心的示意图；和
图2是示出了为车辆和服务中心之间的单向通道消息提供安全性的操作的流程图。
具体实施方式
以下关于为无线车辆通信系统中的短消息系统提供安全性的系统和方法的本发明实施例的讨论实质上仅仅是示例性的，并且决不是要限制本发明或其应用或用途。
图1是在车辆12和包括服务器16的服务中心14之间提供无线通信的系统10的示意图。该系统10示出了由服务器16传输到车辆12的单向SMS消息18。该消息18可以通过任何适当的方式无线传输，包括蜂窝通信链接、卫星通信链接、因特网链接等，如本领域技术人员可以很容易理解的。车辆12还可以向服务器16传输SMS消息。这里对于车辆12接收从服务器16发送的消息的讨论是用于代表任何已知的这种类型的通信系统，例如XMTM无线电、SiriusTM无线电、On-StarTM等。该通信系统的特定结构和设计对于本发明的正确理解不是必需的。
如下面将详细讨论的，车辆12和服务器16分别从卫星22接收包括当前时间的时钟信号的信号24、26。车辆12和服务器16将周期性地捕获信号24和26以更新它们的内部时钟，从而互相同步。可以使用任何适当的算法以确定车辆12和服务器16使其内部时钟与全球时钟同步的时间，以使得潜在的黑客不能确定该时间。在一个实施例中，信号24和26是GPS信号，但是可以是包括可以被车辆12和服务器16接收的时间的任何其他信号，例如原子时钟信号。
图2是示出了根据本发明的实施例的方法的流程图30，用于为SMS消息18提供安全性，以阻止黑客录制被传输到车辆12的消息18并且稍后重放该消息18以使得该重放消息执行特定的车辆功能例如解锁车门。车辆12和服务器16在方框32，根据任何适当的算法周期性捕获信号24和26以更新其内部时钟并且互相同步。因为潜在的黑客不会知道该同步时间，所以他将不能欺骗性地使得车辆12更新其内部时钟。
当服务器16希望向车辆12发送消息18时，它在方框34形成包括其之前根据信号26同步的本地时间的消息。服务器16通过把该本地时间添加到消息块中而形成该消息，该消息块包括预期的车辆标识号和用于执行特定功能的代码，例如解锁车门。然后，服务器16在方框36通过本领域技术人员公知的适当加密过程来加密该组合的消息。然后服务器16在方框38向车辆12传输消息18。
车辆12在方框40接收和解密消息18。然后，车辆12在方框42比较其车辆标识号和消息18中传输的标识号。如果这两个标识号不匹配，那么车辆12在方框44就不执行所请求的函数。如果这两个标识号匹配，那么车辆12将在方框46比较先前与信号24同步的该车辆本地时钟的当前时间与在接收消息中编码的时间。如果这两个时间是在预定的时间窗内，那么车辆12在方框48接受该消息18并执行消息18中的功能。如果这两个事件不在预定的时间窗内，那么车辆12在方框44拒绝该消息18。
该预定窗口是特别用于特定系统的应用。车辆12可以只是周期性地通电以接收消息，从而如果它在断电期间接收消息18，那么该预定的窗口必须及时补偿该偏差。此外，服务器16将花费一些时间完成加密和传输该消息的过程，并且从该消息被传输到它被车辆12接收和解密会有一些时间延迟。
前面的讨论仅仅公开和描述了本发明的典型实施例。本领域普通技术人员根据这些讨论和附图和权利要求将很容易理解，这里可以作出各种改变、修改和变体，而不脱离如以下权利要求中所限定的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种为从服务器传输到车辆的通信信号提供安全性的方法，所述方法包括：
由车辆和服务器周期性地接收全球时钟信号；
将该车辆和服务器中的本地时钟信号同步到该全球时钟信号；
在服务器中，将服务器本地时钟信号添加到包括车辆标识号和功能代码的消息中；
在服务器中加密该消息；
将该消息从服务器传输到车辆；
在车辆中接收该消息；
在车辆中解密该消息；
比较该车辆的车辆标识号和该消息中的车辆标识号；
比较该消息中的服务器本地时钟信号和该车辆中的车辆本地时钟信号；和
如果该车辆标识号匹配并且该消息中的服务器本地时钟信号在该车辆本地时钟信号的预定窗口内，那么执行与该功能代码相关的功能。
2.如权利要求1所述的方法，其中该全球时钟信号由GPS信号提供。
3.如权利要求2所述的方法，其中该GPS信号由卫星提供。
4.如权利要求1所述的方法，其中该传输的消息是短消息系统消息。
5.如权利要求1所述的方法，其中该功能是解锁车门。
6.一种为在服务器和车辆之间传输的短消息通信信号提供安全性的方法，所述方法包括：
由车辆和服务器周期性地接收全球时钟信号；
将该车辆和服务器中的本地时钟信号同步到该全球时钟信号；
将该本地时钟信号添加到消息中；
在服务器和车辆之间传输该消息；
由该车辆或服务器接收该消息；
比较该消息中的本地时钟信号和接收该消息的车辆或服务器中的本地时钟信号；和
如果该消息中的本地时钟信号在该车辆或服务器中的本地时钟信号的预定窗口内，那么执行功能。
7.如权利要求6所述的方法，还包括在车辆或服务器中加密该消息，以及在服务器或车辆中解密该对应的消息。
8.如权利要求6所述的方法，其中该全球时钟信号由GPS信号提供。
9.一种为从服务器传输到车辆的通信信号提供安全性的系统，所述系统包括：
用于通过车辆和服务器周期性接收全球时钟信号的装置；
用于将该车辆和服务器中的本地时钟信号同步到该全球时钟信号的装置；
用于在服务器中将服务器本地时钟信号添加到包括车辆标识号和功能代码的消息中的装置；
用于在服务器中加密该消息的装置；
用于将该消息从服务器传输到车辆的装置；
用于在车辆中接收该消息的装置；
用于在车辆中解密该消息的装置；
用于比较该车辆的车辆标识号和该消息中的车辆标识号的装置；
用于比较该消息中的服务器本地时钟信号和该车辆中的车辆本地时钟信号的装置；和
如果该车辆标识号匹配并且该消息中的服务器本地时钟信号在该车辆本地时钟信号的预定窗口内，那么就执行与该功能代码相关的功能的装置。
10.如权利要求9所述的系统，其中该全球时钟信号由GPS信号提供。
11.如权利要求10所述的系统，其中该GPS信号由卫星提供。
12.如权利要求9所述的系统，其中该传输的消息是短消息系统消息。
13.一种无线车辆通信系统，包括：
接收全球时钟信号的车辆，所述车辆包括：
用于将车辆本地时钟信号同步到该全球时钟信号的装置，
用于将车辆本地时钟信号添加到包括车辆标识号和功能代码的消息中的装置，
用于传输该消息的装置，
用于比较该车辆的车辆标识号和该消息中的车辆标识号的装置，
用于比较该消息中的本地时钟信号和接收该消息的服务器中的本地时钟信号的装置，和
用于如果该消息中的本地时钟信号在该服务器中的本地时钟信号的预定窗口内，那么执行与该功能代码相关的功能的装置；以及
接收该全球时钟信号的服务器，所述服务器包括：
用于将服务器本地时钟信号同步到该全球时钟信号的装置，
用于将服务器本地时钟信号添加到包括功能代码的消息中的装置，
用于传输该消息的装置，
用于比较该消息中的本地时钟信号和接收该消息的车辆中的本地时钟信号的装置，和
用于如果该消息中的本地时钟信号在该车辆中的本地时钟信号的预定窗口内，那么执行与该功能代码相关的功能的装置。
14.如权利要求13所述的系统，其中该服务器或车辆加密该消息，并且该服务器或车辆解密该对应的消息。
15.如权利要求13所述的系统，其中该全球时钟信号由GPS信号提供。
16.如权利要求15所述的系统，其中该GPS信号由卫星提供。
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