實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定和認(rèn)證方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用安全領(lǐng)域，其公開了一種智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證方法，以實現(xiàn)手環(huán)與移動終端之間的安全綁定配對以及利用手環(huán)實現(xiàn)對移動終端的訪問控制；在初始化綁定方案中對Diffie-Hellman協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，加入時間戳并結(jié)合手環(huán)MAC地址和智能移動終端的IMEI號進(jìn)行配對；并使用通信信號距離模型，防止初始化綁定時候的中間人攻擊。在認(rèn)證方案中，在利用手環(huán)對移動終端認(rèn)證成功后用戶可以訪問移動終端中的受保護(hù)信息，從而實現(xiàn)對移動終端的動態(tài)的訪問控制；認(rèn)證過程自動完成，提高了用戶的易用性；認(rèn)證協(xié)議基于哈希變換和對稱加密算法，對性能影響低。在每次認(rèn)證后及時更新認(rèn)證參數(shù)，增加了安全性。本發(fā)明適用于對移動終端的隱私信息訪問控制。
【專利說明】實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定和認(rèn)證方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用安全領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于非對稱密鑰協(xié) 商技術(shù)實現(xiàn)的智能手環(huán)與智能移動終端的綁定方法，和基于一次一密的認(rèn)證技術(shù)實現(xiàn)的智 能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 智能手環(huán)是當(dāng)前流行的穿戴式智能設(shè)備，通過智能手環(huán)可以實現(xiàn)很多便捷的功 能，例如健康狀態(tài)檢測、運動記錄、各種時間提醒等。智能手環(huán)采集的數(shù)據(jù)需要通過個人智 能移動終端進(jìn)行上傳，另外還可以基于智能手環(huán)來實現(xiàn)對智能移動終端的訪問認(rèn)證。這些 應(yīng)用都需要能夠?qū)崿F(xiàn)智能手環(huán)和智能移動終端之間的綁定和認(rèn)證。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中還未出現(xiàn)實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定和認(rèn)證方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出一種實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定和 認(rèn)證方法，以實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動之間的安全綁定配對以及利用智能手環(huán)實現(xiàn)對智能 移動終端的訪問控制。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定方法，其包括以下步驟：
[0007] a.智能手環(huán)生成一個隨機(jī)素數(shù)X，計算X = gx mod p，結(jié)合智能手環(huán)的MAC地址生 成手環(huán)的唯一標(biāo)識碼BID，同時讀取智能手環(huán)的當(dāng)前時間?；，并將{X，BID，TJ發(fā)給智能移 動終端；其中，g為整數(shù)，P為素數(shù)，整數(shù)g和素數(shù)P為兩個全局公開的參數(shù)，g為P的一個原 根；
[0008] b.智能移動終端收到智能手環(huán)在步驟a發(fā)送的信息后，先檢驗時間戳，然后生 成一個隨機(jī)素數(shù)y，計算Y = gymod p和1^ = ΧΥ mod p，同時結(jié)合終端的IMEI號生成終 端的唯一標(biāo)識碼PID，讀取當(dāng)前手機(jī)的時間?\，并采用1?加密BID生成Ek(l(BID)，最后將 (Y，PID，T!，EA, (BID))發(fā)給智能手環(huán)；
[0009] c.智能手環(huán)收到智能移動終端在步驟b發(fā)送的消息后，先檢驗時間戳，然后計算 kQ' =YX mod p，用kQ'解密收到的消息，得到E,、.(BID)，再采用k(/加密BID生成E KQ,(BID)， 判斷Ek。(BID)是否等于EK(I，（BID)，如果相等則向智能移動終端返回初始化成功的消息；反 之，返回初始化失敗消息，結(jié)束流程；
[0010] d.在初始化成功后，智能移動終端存儲{BID，kQ，EkQ(BID)}，智能手環(huán)存儲 {E k0(BID)},
[0011] 即實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端之間的綁定。
[0012] 進(jìn)一步，所述智能手環(huán)與智能移動終端之間基于NFC通信方式完成綁定。
[0013] 進(jìn)一步，所述智能手環(huán)與智能移動終端之間基于藍(lán)牙通信方式完成綁定，在步驟a 之前還包括步驟：
[0014] a0.智能移動終端檢測智能手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和初始化信號強(qiáng) 度閥值SIT的值，如果rssi大于或等于閥值SIT則繼續(xù)初始化過程，進(jìn)入步驟a，反之初始 化失敗，結(jié)束流程。
[0015] 此外，本發(fā)明的另一目的，還在于提出一種實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證 方法，其包括以下步驟：
[0016] a.當(dāng)用戶訪問智能移動終端上的受保護(hù)信息時，智能移動終端向與其綁定的智能 手環(huán)發(fā)送認(rèn)證請求通知{query, Np}, Np為一個隨機(jī)數(shù)；
[0017] b.智能手環(huán)收到認(rèn)證請求通知后，生成隨機(jī)數(shù)Nb并向智能移動終端返回 {Ν,,Η(ΕΜ(ΒΙΟ)十 Ν;,||Ν,)};
[0018] C.智能移動終端收到智能手環(huán)在步驟b中返回的消息后，檢測Eki(BID)是否與手 機(jī)端存儲的相等，如果檢測無誤，則認(rèn)證成功，智能移動終端允許用戶訪問智能終端上的受 保護(hù)息；
[0019] d.智能移動終端更新&為心+1，更新％為恥'，Ki+1、Np'為隨機(jī)數(shù)；計算 {E ki+1(BID)}，m = H(Eki+1(BID)?Np'||Nb)，e = Eki(BID)?Eki JBID)，再將爪和 e 發(fā)送給 智能手環(huán)；
[0020] e.智能手環(huán)在收到智能移動終端在步驟d中發(fā)送的消息后，檢測Eki (BID)，如果和 智能手環(huán)中存儲Eki(BID) -致，更新{Eki(BID)}為{Eki+1(BID)}。
[0021] 進(jìn)一步，所述智能手環(huán)與智能移動終端之間基于NFC通信方式完成認(rèn)證。
[0022] 進(jìn)一步，所述智能手環(huán)與智能移動終端之間基于藍(lán)牙通信方式完成認(rèn)證，在步驟a 之前還包括步驟：
[0023] a0.智能移動終端檢測智能手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和認(rèn)證信號強(qiáng)度 閥值SIT'的值，如果rssi大于或等于閥值SIT'則繼續(xù)認(rèn)證過程，進(jìn)入步驟a，反之認(rèn)證失 敗，結(jié)束流程。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 1)在初始化綁定方案中對Diffie-Hellman協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，加入時間戳并結(jié)合手 環(huán)MAC地址和智能移動終端的MEI號進(jìn)行配對；并使用通信信號距離模型，或選用NFC通 信，防止初始化綁定時候的中間人攻擊；實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端之間的安全綁定；
[0026] 2)在認(rèn)證方案中，在利用智能手環(huán)對智能移動終端認(rèn)證成功后用戶可以訪問智能 移動終端中的受保護(hù)信息，從而實現(xiàn)對智能移動終端的動態(tài)的訪問控制；認(rèn)證過程自動完 成，提高了用戶的易用性；認(rèn)證協(xié)議基于哈希變換和對稱加密算法，對性能影響低；
[0027] 3)在認(rèn)證成功后，及時更新和存儲認(rèn)證參數(shù)，從而增加了安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實施例中實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定流程圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實施例中實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證流程圖。

【具體實施方式】
[0030] 本發(fā)明旨在提出一種實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定和認(rèn)證方法，以實現(xiàn)智 能手環(huán)與智能移動之間的安全綁定配對以及利用智能手環(huán)實現(xiàn)對智能移動終端的訪問控 制。
[0031] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的方案作進(jìn)一步的描述：
[0032] 本發(fā)明在初始化過程對Diffie-Hellman協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，加入時間戳認(rèn)證并結(jié)合 手環(huán)MAC地址和智能移動終端的MEI號進(jìn)行身份認(rèn)證，并且在初始化過程中，我們考慮了 信道的安全問題，通過判斷手環(huán)藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi來限制智能移動終端和手環(huán)初始化的 距離，可以控制在設(shè)定的距離閾值以內(nèi)（例如可以將閾值設(shè)置為〈10厘米），以確保信道安 全，避免中間人攻擊的問題。此外，還支持使用NFC進(jìn)行初始化通信，因為NFC的通信距離 較短，也可以編碼初始化過程中的中間人攻擊。
[0033] 以智能移動終端為手機(jī)，手機(jī)與手環(huán)之間通過藍(lán)牙方式通信為例，如圖1所示，實 現(xiàn)手機(jī)與手環(huán)之間綁定的步驟如下：
[0034] 1.手機(jī)檢測智能手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和初始化信號強(qiáng)度閥值SIT 的值，如果rssi大于或等于閥值SIT則繼續(xù)初始化過程，進(jìn)入步驟2,反之初始化失敗，結(jié)束 流程；這里的閥值SIT設(shè)定了默認(rèn)值，該值也可由用戶根據(jù)需要自定義設(shè)置，為了將手機(jī)與 手環(huán)之間的通信距離控制的盡量小以保障信道安全，可以將閥值SIT設(shè)置的較大；
[0035] 2.手環(huán)生成一個隨機(jī)素數(shù)X，計算X = gx mod p，結(jié)合手環(huán)的MAC地址生成手環(huán)的 唯一標(biāo)識碼BID，同時讀取手環(huán)的當(dāng)前時間?；，并將{X，BID，?；}發(fā)給手機(jī)；其中，整數(shù)g和 素數(shù)P為兩個全局公開的參數(shù)，g為P的一個原根；
[0036] 3.手機(jī)收到手環(huán)在步驟2發(fā)送的信息后，先檢驗時間戳，然后生成一個隨機(jī) 素數(shù)y，計算Y = gymod p和1^ = ΧΥ mod p，同時結(jié)合手機(jī)的IMEI號生成手機(jī)終端的 唯一標(biāo)識碼PID，讀取當(dāng)前手機(jī)的時間?\，并采用1?加密BID生成Ek(l (BID)，最后將 匕(Y，PID,1；，E4, (BID))發(fā)給手環(huán)；
[0037] 4.手環(huán)收到手機(jī)在步驟3發(fā)送的消息后，先檢驗時間戳，然后計算V =YX mod P，用1?'解密收到的消息，得到hJBID)，再采用k(/加密BID生成E K(I, (BID)，判斷Ek()(BID) 是否等于EK(I，(BID)，返回result信息，S卩如果相等則向手機(jī)返回初始化成功的消息；反之， 返回初始化失敗消息，結(jié)束流程；
[0038] 5.在初始化成功后，手機(jī)終端存儲{BID，1^，ΕΜ (BID)}，手環(huán)存儲{Ek(l (BID)}，即實 現(xiàn)手環(huán)與手機(jī)之間的綁定。
[0039] 在上述初始化綁定的實現(xiàn)方案中，我們在現(xiàn)有的Diffie-Hellman協(xié)議中加入BID、 PID對對方身份進(jìn)行進(jìn)一步判定，并且在BID傳輸過程中采用AES加密算法進(jìn)行加密，增加 安全性。同時我們也加入時間戳認(rèn)證技術(shù)，防止阻塞性攻擊以及暴力破解。
[0040] 在實現(xiàn)手機(jī)與手環(huán)之間的初始化綁定后，在用戶需要訪問手機(jī)中的受保護(hù)信息 (隱私信息，可以由用戶自行設(shè)置標(biāo)記）時，我們可以利用手環(huán)中存儲的認(rèn)證參數(shù)對手機(jī)進(jìn) 行認(rèn)證，從而實現(xiàn)便捷、安全的訪問控制。
[0041] 如圖2所示，實現(xiàn)手機(jī)與手環(huán)之間認(rèn)證的步驟如下：
[0042] 1.手機(jī)檢測手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和認(rèn)證信號強(qiáng)度閥值SIT'的 值，如果rssi大于或等于閥值SII^則繼續(xù)認(rèn)證過程，進(jìn)入步驟a，反之認(rèn)證失敗，結(jié)束流 程；同樣，這里的閥值SIT'可由用戶根據(jù)需要自定義設(shè)置，為了將手機(jī)與手環(huán)之間的通信 距離控制的盡量小以保障信道安全，可以將閥值SIT'設(shè)置的較大；
[0043] 2.當(dāng)用戶訪問手機(jī)上的受保護(hù)信息時，手機(jī)向與其綁定的手環(huán)發(fā)送認(rèn)證請求通知 {query, Np}，Np為一個隨機(jī)數(shù)；
[0044] 3.手環(huán)收到認(rèn)證請求通知后，生成隨機(jī)數(shù)Nb并向手機(jī)返回 {Nb，H(E ki(BID)?Np||Nb)j:
[0045] 4.手機(jī)收到智能手環(huán)在步驟3中返回的消息后，檢測Eki(BID)是否與手機(jī)端存儲 的相等，如果檢測無誤，則認(rèn)證成功，手機(jī)終端允許用戶訪問終端上的受保護(hù)信息；
[0046] 5.手機(jī)更新&為Ki+1，Ki+1為隨機(jī)數(shù)，更新Np為Np '，計算{Eki+1 (BID)}， m = H(Eki 丨D)?NPM|Nb)，ezEJBIDjeEki.JBID)，再將 n^pe 發(fā)送給智能手環(huán)；
[0047] 6.手環(huán)在收到手機(jī)在步驟5中發(fā)送的消息后，檢測Eki (BID)，如果和手環(huán)中存儲 Eki(BID) -致，更新{Eki(BID)}為{Eki+1(BID)}。
[0048] 在上述認(rèn)證方案中" "為異或運算，" | | "為連接符號，"Η"為哈希函數(shù)，"E"為加 密函數(shù)。
[0049] 由于在改進(jìn)的協(xié)議中涉及異或運算、加密算法、哈希算法以及隨機(jī)數(shù)生成操作，通 過這些操作隱藏真實BID，保證數(shù)據(jù)傳輸安全，防止了竊聽、信息重放、數(shù)據(jù)偽造等常見攻 擊，并且每次認(rèn)證都會更新Eki (BID)，也增加了安全性。
【權(quán)利要求】
1. 實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定方法，其特征在于，包括以下步驟： a. 智能手環(huán)生成一個隨機(jī)素數(shù)X，計算X = gx mod p，結(jié)合智能手環(huán)的MAC地址生成手 環(huán)的唯一標(biāo)識碼BID，同時讀取智能手環(huán)的當(dāng)前時間?；，并將{X，BID，?；}發(fā)給智能移動終 端；其中，g為整數(shù)，P為素數(shù)，整數(shù)g和素數(shù)P為兩個全局公開的參數(shù)，g為P的一個原根； b. 智能移動終端收到智能手環(huán)在步驟a發(fā)送的信息后，先檢驗時間戳，然后生成一 個隨機(jī)素數(shù)y，計算Y = gymod p和1^ = ΧΥ mod p，同時結(jié)合終端的IMEI號生成終端 的唯一標(biāo)識碼PID，讀取當(dāng)前手機(jī)的時間?\，并采用1?加密BID生成Ek(l (BID)，最后將 ￡i#(Y，PID，T,，EJBlD>> 發(fā)給智能手環(huán)； c. 智能手環(huán)收到智能移動終端在步驟b發(fā)送的消息后，先檢驗時間戳，然后計算k/ =Yx mod p，用1?'解密收到的消息，得到A, (BID)，再采用k(/加密BID生成Ero, (BID)，判 斷Ek。(BID)是否等于EK(I，(BID)，如果相等則向智能移動終端返回初始化成功的消息；反之， 返回初始化失敗消息，結(jié)束流程； d. 在初始化成功后，智能移動終端存儲{BID，kQ，EkQ (BID)}，智能手環(huán)存儲{EkQ (BID)}， 即實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端之間的綁定。
2. 如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定方法，其特征在于，所述 智能手環(huán)與智能移動終端之間基于NFC通信方式完成綁定。
3. 如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的綁定方法，其特征在于，所述 智能手環(huán)與智能移動終端之間基于藍(lán)牙通信方式完成綁定，在步驟a之前還包括步驟： aO.智能移動終端檢測智能手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和初始化信號強(qiáng)度閥 值SIT的值，如果rssi大于或等于閥值SIT則繼續(xù)初始化過程，進(jìn)入步驟a，反之初始化失 敗，結(jié)束流程。
4. 實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證方法，其特征在于，包括以下步驟： a. 當(dāng)用戶訪問智能移動終端上的受保護(hù)信息時，智能移動終端向與其綁定的智能手環(huán) 發(fā)送認(rèn)證請求通知{query, Np}, Np為一個隨機(jī)數(shù)； b. 智能手環(huán)收到認(rèn)證請求通知后，生成隨機(jī)數(shù)Nb并向智能移動終端返回 {Ν,,Η^^ΒΠ ^ΘΝρΙΙΝΟ}; c. 智能移動終端收到智能手環(huán)在步驟b中返回的消息后，檢測Eki (BID)是否與手機(jī)端 存儲的相等，如果檢測無誤，則認(rèn)證成功，智能移動終端允許用戶訪問智能終端上的受保護(hù) 信息； d. 智能移動終端更新K^Ki+1，更新％為郵'，Ki+1、Np'為隨機(jī)數(shù)；計算|Eki+1(BID)}， m=H(Eki i(BID)@NP'llNb)，e=Eki( BID)@Eki I(BID)，再將 m和 e 發(fā)送給智能手環(huán)； e. 智能手環(huán)在收到智能移動終端在步驟d中發(fā)送的消息后，檢測Eki (BID)，如果和智能 手環(huán)中存儲 Eki(BID) -致，更新{Eki(BID)}為{Eki+1(BID)}。
5. 如權(quán)利要求4所述實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證方法，其特征在于，所述智 能手環(huán)與智能移動終端之間基于NFC通信方式完成認(rèn)證。
6. 如權(quán)利要求4所述實現(xiàn)智能手環(huán)與智能移動終端的認(rèn)證方法，其特征在于，所述智 能手環(huán)與智能移動終端之間基于藍(lán)牙通信方式完成認(rèn)證，在步驟a之前還包括步驟： aO.智能移動終端檢測智能手環(huán)的藍(lán)牙信號強(qiáng)度rssi，比較rssi和認(rèn)證信號強(qiáng)度閥值 SIT'的值，如果rssi大于或等于閥值SIT'則繼續(xù)認(rèn)證過程，進(jìn)入步驟a，反之認(rèn)證失敗， 結(jié)束流程。
【文檔編號】H04L29/06GK104158666SQ201410430692
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】羅光春, 陳愛國, 田玲, 秦科 申請人:電子科技大學(xué)