待傳輸數(shù)據(jù)序列的安全傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】待傳輸數(shù)據(jù)序列的安全傳輸。本發(fā)明涉及一種用于傳輸包括數(shù)據(jù)塊的待傳輸數(shù)據(jù)（100）的序列的方法，其中針對數(shù)據(jù)塊（101）形成第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111）和與第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)不同的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121），其中所述數(shù)據(jù)塊（101）、第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111）和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121）被傳輸?shù)浇邮掌鳎摻邮掌髂軌蚪柚邮盏牡谝昏b權(quán)數(shù)據(jù)（111）檢驗(yàn)所接收的數(shù)據(jù)塊（101）的有效性并且借助所接收的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121）檢驗(yàn)所接收的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111）的有效性。
【專利說明】待傳輸數(shù)據(jù)序列的安全傳輸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于傳輸待傳輸數(shù)據(jù)的序列的方法。
[0002] 雖然下面基本上參照傳感器數(shù)據(jù)向發(fā)動機(jī)控制設(shè)備的傳輸來描述本發(fā)明，本發(fā)明 不限于該應(yīng)用，而是總是可有利地在應(yīng)當(dāng)保護(hù)待傳輸數(shù)據(jù)序列的安全的情況下應(yīng)用，尤其 是在發(fā)生連續(xù)或定期的數(shù)據(jù)傳輸情況下。除了傳輸內(nèi)燃機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)之外，還可以在一 般化的嵌入式領(lǐng)域中找到其它應(yīng)用，例如在汽車中的其它控制設(shè)備(車身計(jì)算機(jī)，駕駛員輔 助計(jì)算機(jī)，…）情況下或者在汽車領(lǐng)域之外的應(yīng)用中，這些應(yīng)用或者需要持久的傳感器通信 (例如火災(zāi)報警設(shè)備等）或者一般地需要連續(xù)通信(不僅僅與參與的傳感器)。

【背景技術(shù)】
[0003] 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)控制設(shè)備的任務(wù)在于根據(jù)例如轉(zhuǎn)速、溫度或壓力的大量輸入信號 來計(jì)算用于諸如噴射噴嘴或點(diǎn)火設(shè)備的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出參量。因此對于由控制設(shè)備操控的 內(nèi)燃機(jī)的安全運(yùn)行來說必要的是由控制設(shè)備接收的輸入信號是正確的。例如應(yīng)當(dāng)可以識別 出數(shù)據(jù)傳輸中的干擾。
[0004] 另一方面涉及用于功率升高的輸入信號改變(所謂的調(diào)諧)。為此按照會導(dǎo)致機(jī)器 的功率升高的方式來改變輸入信號。例如，在內(nèi)燃機(jī)的情況下可以人為減少壓力傳感器的 傳感器值(在共軌中的未授權(quán)復(fù)制，吸氣管中的空氣壓力等)，使得控制設(shè)備以提高壓力并 且由此以升高功率來反應(yīng)。
[0005] 錯誤的數(shù)據(jù)傳輸以及所述調(diào)諧都與顯著的風(fēng)險相關(guān)聯(lián)。例如，過高的溫度、壓力和 轉(zhuǎn)速以及驅(qū)動支路和制動設(shè)備的提高的負(fù)荷可能導(dǎo)致缺陷。此外可能出現(xiàn)廢氣值的惡化。 出于這個原因期望保證正確的數(shù)據(jù)傳輸。
[0006] 在該背景下，在DE 10 2009 002 396 A1中描述了一種用于安全傳輸傳感器數(shù)據(jù) 的方法，其中借助MAC方法(英文：Message Authentication Code (消息鑒權(quán)代碼))來傳輸 傳感器數(shù)據(jù)。為了在此情況下防止所謂的重放攻擊--在重放攻擊的情況下繪出較早的值 并且在稍后的時刻被重新發(fā)送，用單獨(dú)的附件(例如時間代碼或事先由控制設(shè)備在傳感器 處求得的隨機(jī)值）來擴(kuò)展傳感器數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是：一方面?zhèn)鞲衅鞅仨毦哂懈叨染_的時間 源或者另一方面必須具有用于從控制設(shè)備接收數(shù)據(jù)的可能性。
[0007] 期望能提供一種用于安全傳輸待傳輸數(shù)據(jù)、尤其是傳感器數(shù)據(jù)的序列的方法，該 方法也可以在例如傳感器的沒有所述可能性的簡單通信設(shè)備情況下使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明提出一種具有權(quán)利要求1的特征的用于傳輸待傳輸數(shù)據(jù)序列的方法， 所述待傳輸數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)塊。有利的構(gòu)型是從屬權(quán)利要求以及以下描述的主題。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明基本上用于(至少部分地）借助至少兩個不同的鑒權(quán)數(shù)據(jù)來保護(hù)例如可以由多 個傳感器值組成的數(shù)據(jù)塊的安全，所述鑒權(quán)數(shù)據(jù)優(yōu)選被形成為MAC。在此，在鑒權(quán)數(shù)據(jù)中直 接或間接地經(jīng)由其它鑒權(quán)數(shù)據(jù)來進(jìn)行多個數(shù)據(jù)塊的邏輯關(guān)聯(lián)。其優(yōu)點(diǎn)是：只有相關(guān)聯(lián)的數(shù) 據(jù)流才導(dǎo)致有效的鑒權(quán)數(shù)據(jù)。
[0010] 由此例如可以輕松識別重放攻擊，因?yàn)榕f的、已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)塊與其鑒權(quán)數(shù)據(jù)一 起不與當(dāng)前數(shù)據(jù)塊存在正確的關(guān)聯(lián)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)的第一層面和第二和/或第三類 型鑒權(quán)數(shù)據(jù)的第二層面。第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)針對多個數(shù)據(jù)塊形成，第三類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)針對 多個第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)形成。每個第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)又針對待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊形成。這導(dǎo)致 用正確的MAC (=第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)）識別單個或多個數(shù)據(jù)塊本身的更換和/或插入，因?yàn)?上級MAC (=第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)）是不同的。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以形成第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)，其中第四類型的第一鑒權(quán) 數(shù)據(jù)和第四類型的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（至少部分地）針對同一個數(shù)據(jù)塊形成。例如，第四類型的 第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)可以針對第一數(shù)據(jù)塊和針對第二數(shù)據(jù)塊的至少一個數(shù)據(jù)形成，第四類型的第 二鑒權(quán)數(shù)據(jù)針對第二數(shù)據(jù)塊和針對第三數(shù)據(jù)塊的至少一個數(shù)據(jù)形成等等。第一和第二數(shù)據(jù) 塊在此不是相同的數(shù)據(jù)塊。如果這繼續(xù)下去，則產(chǎn)生數(shù)據(jù)塊和鑒權(quán)數(shù)據(jù)的不中斷鏈，其中另 一數(shù)據(jù)塊的更換和/或插入使得所參與的鑒權(quán)數(shù)據(jù)錯誤。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以形成第五類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)，其中在每個第五類型鑒權(quán) 數(shù)據(jù)中引入一個數(shù)據(jù)塊和第五類型的另一鑒權(quán)數(shù)據(jù)。在該實(shí)施方式中可以毫無困難地識別 出數(shù)據(jù)塊的插入和/或更換。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面規(guī)定，附加于數(shù)據(jù)塊的至少兩個計(jì)數(shù)值被用于計(jì)算所屬的 鑒權(quán)數(shù)據(jù)。在此隨機(jī)地預(yù)先給定至少兩個計(jì)數(shù)值中至少一個的起始值。這些計(jì)數(shù)值通常在 數(shù)據(jù)傳輸開始時，也就是例如在控制設(shè)備接通時被置位。這些計(jì)數(shù)值在運(yùn)行期間針對每個 數(shù)據(jù)塊增加。該構(gòu)型的結(jié)果是：至少兩個計(jì)數(shù)值的特定組合不太可能出現(xiàn)第二次。通過這 種方式也可以簡單地防止重放攻擊。
[0015] 被構(gòu)造為傳感器、例如壓力傳感器的本發(fā)明計(jì)算單元(例如在機(jī)動車中）尤其是在 編程技術(shù)上被設(shè)計(jì)為執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0016] 以軟件形式來實(shí)現(xiàn)該方法也是有利的，因?yàn)檫@特別導(dǎo)致小的成本，尤其是當(dāng)進(jìn)行 實(shí)施的控制設(shè)備還被用于其它任務(wù)并且因此無論如何都會存在時。用于提供計(jì)算機(jī)程序的 合適數(shù)據(jù)載體尤其是磁盤、硬盤、閃速存儲器、EEPR0M、⑶-ROM、DVD等。經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(互 聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等）下載程序也是可能的。
[0017] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型由說明書和附圖得出。
[0018] 應(yīng)當(dāng)理解，上面提到和下面還要闡述的特征不僅能以分別說明的組合，而且還能 以其它組合或單獨(dú)使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0019] 借助附圖中的實(shí)施例示意性示出本發(fā)明并且在下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的傳感器數(shù)據(jù)和鑒權(quán)數(shù)據(jù)。
[0021] 圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的傳感器數(shù)據(jù)和鑒權(quán)數(shù)據(jù)。
[0022] 圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的傳感器數(shù)據(jù)和鑒權(quán)數(shù)據(jù)。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 在圖中示意性示出待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式得出。在 此相同的元件被設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。
[0024] 待傳輸數(shù)據(jù)的每一個都包含由傳感器數(shù)據(jù)塊101，102,103，…組成的傳感器數(shù)據(jù) 100。每個傳感器數(shù)據(jù)塊可以由一個或多個傳感器數(shù)據(jù)值--例如壓力值等--組成。
[0025] 在圖1中所示出的實(shí)施方式中，針對每個傳感器數(shù)據(jù)塊101形成在此構(gòu)造為MAC 的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)111，112,113,…。在此可以采用常規(guī)的、尤其是基于塊密碼或基于哈希函 數(shù)的方法。這樣的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)被稱為第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)。在所示出的例子中，對每個完 整的或封閉的傳感器數(shù)據(jù)塊形成一個第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)。
[0026] 此外在此同樣形成被構(gòu)造為MAC的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)121，122，···，其中每個第二鑒權(quán) 數(shù)據(jù)直接針對至少兩個傳感器數(shù)據(jù)塊101，102,103···并且由此間接地也針對至少兩個第一 鑒權(quán)數(shù)據(jù)形成。這樣的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)稱為第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)。第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)可以針對 多個完整的傳感器數(shù)據(jù)塊或者僅針對多個傳感器數(shù)據(jù)塊的一部分形成。
[0027] 替換地，每個第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)可以直接針對至少兩個第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)以及由此間接地 也針對至少兩個傳感器數(shù)據(jù)塊101，102,103···形成。這樣的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)稱為第三類型鑒 權(quán)數(shù)據(jù)。第三類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)可以針對多個完整的第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)或者僅針對多個第一類 型鑒權(quán)數(shù)據(jù)的一部分形成。
[0028] 在所示出的優(yōu)選實(shí)施方式中，還針對特定的第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)形成至少兩個第二 類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)，如在圖1中針對第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)117在兩個第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)121和122 之間的邊界處示出的。這對每一相鄰的第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)對重復(fù)，使得可以保證傳感器數(shù) 據(jù)塊101，102,103…的不中斷傳輸。兩個相鄰的第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)可以分別針對完整的傳 感器數(shù)據(jù)塊或者針對傳感器數(shù)據(jù)塊的相同或不同部分形成。
[0029] 在圖2中示出的實(shí)施方式中，作為第一和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)211，212, 213…設(shè)置相同 類型的第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)，第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)在此同樣被形成為MAC。但是與圖1中所示 出的第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)不同，第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)不是針對封閉的傳感器數(shù)據(jù)塊101，102， 103…形成的，而是在每個第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)中引入至少一個來自第一傳感器數(shù)據(jù)塊(在此 是當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)塊）的傳感器數(shù)據(jù)和來自第二傳感器數(shù)據(jù)塊(在此是前一傳感器數(shù)據(jù)塊） 的傳感器數(shù)據(jù)。由此(至少部分地）針對兩個不同的傳感器數(shù)據(jù)塊形成第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)。 優(yōu)選地，在第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)中引入完整的當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)塊。因此這樣做的結(jié)果是：借助 作為來自前一傳感器數(shù)據(jù)塊的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)入下一鑒權(quán)數(shù)據(jù)的傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在兩個相 繼的鑒權(quán)數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)聯(lián)。至少一個傳感器數(shù)據(jù)必須引入兩個第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)中， 以保證邏輯關(guān)聯(lián)。通過這種方式也可以保證不中斷的傳感器數(shù)據(jù)傳輸。
[0030] 最后在圖3中示出一種實(shí)施方式，其中第一和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)312, 313, 314…被構(gòu) 造為相同類型的第五類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)。
[0031] 第五類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)312,313,31心"分別針對所屬的傳感器數(shù)據(jù)塊102，103?以及 分別針對前一第五類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)311，312, 313···(以及由此間接地還針對前一傳感器數(shù)據(jù) 塊）形成。通過這種方式也可以保證不中斷的傳感器數(shù)據(jù)傳輸。
[0032] -般地，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以總是借助鑒權(quán)數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)傳感器數(shù)據(jù)的有效性， 并且反之亦然。因此如果在傳感器數(shù)據(jù)塊、即第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)與第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)之間的不一致 被確定，則可以丟棄這些傳感器數(shù)據(jù)塊或者將其標(biāo)識為無效，而不需明確確定所參與的數(shù) 據(jù)中哪些最終改變了。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可以在這種情況下例如被切換到緊急運(yùn)行中或者僅僅存 儲對操縱的識別，以便能夠在可能的稍后對想象的保證聲明的強(qiáng)制執(zhí)行中使用該識別。
【權(quán)利要求】
1. 用于傳輸包括數(shù)據(jù)塊的待傳輸數(shù)據(jù)（100)的序列的方法，其中針對數(shù)據(jù)塊（ιο?)形 成第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111 ;211 ;311)和與第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)不同的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212 ;312)， 其中所述數(shù)據(jù)塊（101)、第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111 ;211 ;311)和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212 ;312)被 傳輸?shù)浇邮掌?，該接收器能夠借助所接收的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111 ;211 ;311)檢驗(yàn)所接收的數(shù) 據(jù)塊（101)的有效性并且借助所接收的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212 ;312)檢驗(yàn)所接收的第一鑒 權(quán)數(shù)據(jù)（111 ;211 ;311)的有效性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收器能夠借助所接收的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù) (111 ;211 ;311)和/或借助所接收的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212 ;312)單單檢驗(yàn)所接收的數(shù)據(jù) 塊（101)的有效性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述接收器能夠借助所接收的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù) (121 ;312)單單檢驗(yàn)所接收的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111 ;311)的有效性。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212;312)針對兩個數(shù) 據(jù)塊（101，102)被形成。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中第一和/或第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121 ;212;312) 是消息鑒權(quán)代碼。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中第一和/或第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)針對所述數(shù)據(jù)塊 (101)和針對至少兩個計(jì)數(shù)值形成，其中隨機(jī)地預(yù)先給定至少兩個計(jì)數(shù)值中的至少一個的 起始值。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)是針對所述數(shù)據(jù)塊（101)形 成的第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111)，以及其中第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)是針對所述數(shù)據(jù)塊（101)和至少一 個其它數(shù)據(jù)塊（102,103)形成的第二類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中針對至少一個數(shù)據(jù)塊（101)形成兩個第二類型鑒 權(quán)數(shù)據(jù)（121，122)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)是針對所述數(shù)據(jù)塊（101) 形成的第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111)，以及其中第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)是針對第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111) 形成的第三類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第三類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121)針對多于一個第一類型 鑒權(quán)數(shù)據(jù)（111，112,133,…）被形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中針對至少一個第一類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（117)形 成兩個第三類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（121，122)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)分別是第 四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（212,213)，其中第四類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（212,213)針對兩個不同數(shù)據(jù)塊（101， 102 ;102，103)被形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)和第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)分別是第 五類型鑒權(quán)數(shù)據(jù)（312, 313)，其中第五類型的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)（313)針對一個數(shù)據(jù)塊（103)和 第五類型的第二鑒權(quán)數(shù)據(jù)（312)形成的。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中尤其是在機(jī)動車中，內(nèi)燃機(jī)的傳感器的測 量值被作為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（100)傳輸。
15. 用于傳輸包括數(shù)據(jù)塊的待傳輸數(shù)據(jù)的序列的方法，其中針對一個數(shù)據(jù)塊和至少兩 個計(jì)數(shù)值形成第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)，其中隨機(jī)地預(yù)先給定至少兩個計(jì)數(shù)值中至少一個的起始值， 其中該數(shù)據(jù)塊和第一鑒權(quán)數(shù)據(jù)被傳輸給接收器，該接收器能夠借助所接收的第一鑒權(quán)數(shù)據(jù) 和至少兩個計(jì)數(shù)值檢驗(yàn)所接收的數(shù)據(jù)塊的有效性。
16. 計(jì)算單元，其被設(shè)計(jì)為執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法。
17. 具有根據(jù)權(quán)利要求16所述的計(jì)算單元的內(nèi)燃機(jī)。
18. 具有程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述程序代碼裝置在尤其是根據(jù)權(quán)利要求16 的計(jì)算單元上實(shí)施時促使該計(jì)算單元執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的方法。
19. 具有存儲在其上的根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序的機(jī)器可讀存儲介質(zhì)。
【文檔編號】H04L1/00GK104158621SQ201410196983
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】M.劉易斯, B.格拉斯 申請人:羅伯特·博世有限公司