專利名稱：基于無線通道的手機(jī)安全支付方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手機(jī)支付方法和系統(tǒng)，具體指基于無線通道的手機(jī)安全支付方法和基于該方法設(shè)計(jì)的支付系統(tǒng)，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)功能的不斷開發(fā)，手機(jī)支付作為一種新興的支付方式，逐漸盛行并被年輕人所接受。手機(jī)支付使消費(fèi)者通過手機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)、非接觸、小額支付成為可能，較好地滿足了消費(fèi)者對(duì)移動(dòng)支付的需求。目前主要有三種移動(dòng)支付實(shí)現(xiàn)方案基于手機(jī)的NFC (Near Field Communication，近場通信)方案、e — NF c (手機(jī) FISIM卡融合)方案、SIM Pass (單芯片移動(dòng)支付解決)方案。與前兩種方案相比，SIM I^ass方案只需要更換SIM卡，不需替換手機(jī)，是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的方案。但由于手機(jī)作為支付載體的特殊性 ，與其他第三方支付方式相比，手機(jī)支付面臨的安全問題更加突出。(1)手機(jī)易丟失。手機(jī)一旦丟失，首先要保證手機(jī)存儲(chǔ)的個(gè)資料和資金賬號(hào)的安全。由于使用習(xí)慣等因素，大多數(shù)客戶都未給手機(jī)設(shè)置開機(jī)、短信、上網(wǎng)等密碼，盡管客戶可以根據(jù)需要在支持移動(dòng)支付功能的手機(jī)上開啟或關(guān)閉移動(dòng)支付密碼功能，但因?yàn)槁闊?大多取消了移動(dòng)支付密碼設(shè)置。找到既方便又安全的手機(jī)支付解決方案是移動(dòng)支付業(yè)務(wù)獲得大面積推廣的前提。(2)病毒和木馬威脅。隨著手機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，智能手機(jī)目前已支持通過安裝第三方軟件來擴(kuò)展各類應(yīng)用。這些軟件、短信或WAP網(wǎng)頁都有可能隱藏著病毒和木馬等惡意代碼， 如何防止手機(jī)中的個(gè)人信息和資金被惡意代碼竊取、移動(dòng)支付功能受到惡意控制是需要深入研究并解決的問題。(3)對(duì)端設(shè)備身份認(rèn)證手機(jī)通過SIM卡與使用者進(jìn)行了捆綁，身份合法性有一定的保證。對(duì)端設(shè)備的身份驗(yàn)證也是確保移動(dòng)支付交易正常進(jìn)行不可或缺的環(huán)節(jié)，防止攻擊者利用假冒的POSS機(jī)對(duì)手機(jī)進(jìn)行非法讀寫操作獲取客戶資金、賬號(hào)信息是另一個(gè)重要課題。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010216271. 2的發(fā)明就公開了一種基于無線通信技術(shù)的Key設(shè)備，該發(fā)明涉及一種無線通信的新型Key設(shè)備，由智能處理芯片、無線通信模塊、電源管理模塊、存儲(chǔ)模塊、人機(jī)交互模塊、外圍電路和數(shù)據(jù)/控制總線構(gòu)成。其中，無線通信模塊通過數(shù)據(jù)/控制總線連接到智能處理芯片。其無線通信模塊和主機(jī)的數(shù)據(jù)通信方式為無線方式。該無線通信方式可以是基于藍(lán)牙技術(shù)、無線USB技術(shù)(WirelessUniversalSerialBus. 簡稱WUSB)、Wi-Fi技術(shù)以及ZigBee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Key設(shè)備與主機(jī)的無線通信，用戶使用起來更加方便、快捷。但是由于上述設(shè)備完全依賴藍(lán)牙，WI-FI，無線USB，ZigBee等通信手段， 進(jìn)行通信，而上述通信手段，覆蓋范圍多達(dá)15-100米，這就給非法監(jiān)聽提供了機(jī)會(huì)，帶來了安全隱患。同時(shí)上述設(shè)備需要電池作為能源，給用戶的使用帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于無線通道的手機(jī)安全支付方法，本方法使消費(fèi)者通過手機(jī)進(jìn)行支付時(shí)更加安全、方便和快捷。本發(fā)明還基于該方法設(shè)計(jì)了一種基于無線通道的手機(jī)安全支付系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的
基于無線通道的手機(jī)安全支付方法，本方法將手機(jī)端和鑰匙端分開設(shè)置，鑰匙端包含證書IC和微控制器，微控制器內(nèi)置應(yīng)答器和鑰匙端身份識(shí)別信息；在手機(jī)端設(shè)置可發(fā)出低頻信號(hào)的基站芯片，本方法支付過程為，
1)當(dāng)啟動(dòng)手機(jī)支付功能時(shí)，手機(jī)端基站芯片即馬上間隔發(fā)出低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)包含鑰匙端身份識(shí)別信息；
2)當(dāng)鑰匙端位于基站芯片的感應(yīng)區(qū)域內(nèi)且低頻信號(hào)包含的鑰匙端身份識(shí)別信息與鑰匙端微控制器中保存的鑰匙端身份識(shí)別信息一致時(shí)，鑰匙端被喚醒；
3)鑰匙端被喚醒后，置于微控制器內(nèi)的應(yīng)答器則發(fā)送鑰匙端自身ID號(hào)給基站芯片，從而使鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證；鑰匙端工作能量由基站芯片發(fā)送的低頻信號(hào)提供；
4)鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證后，基站芯片再發(fā)射低頻信號(hào)開始證書IC對(duì)手機(jī)端的認(rèn)證過程，此時(shí)基站芯片再發(fā)出一串隨機(jī)數(shù)和MAC碼給鑰匙端的證書IC，鑰匙端證書IC收到該隨機(jī)數(shù)和MAC碼后會(huì)通過對(duì)手機(jī)端MAC碼的校驗(yàn)來確認(rèn)手機(jī)端的合法性，如果手機(jī)端合法，則輸出隨機(jī)數(shù)密鑰給基站芯片，從而使手機(jī)端通過證書IC的驗(yàn)證；證書IC和基站芯片互相發(fā)送的信號(hào)都是經(jīng)過加密處理的數(shù)據(jù)；
5)證書IC通過數(shù)據(jù)/控制總線與低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊連接，由低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊利用隨機(jī)數(shù)密鑰與手機(jī)端建立無線虛擬專有通道；
6)利用所述無線虛擬專有通道實(shí)現(xiàn)證書IC與手機(jī)端的連接，即可通過手機(jī)進(jìn)行支付。根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的一種手機(jī)安全支付系統(tǒng)，它包括手機(jī)端和鑰匙端，在鑰匙端設(shè)有證書IC和微控制器，證書IC與微控制器雙向連接。其改進(jìn)在于，在手機(jī)端設(shè)有基站芯片，在鑰匙端還設(shè)有低頻天線和低頻無線通信模塊，低頻天線通過低頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接，所述手機(jī)端基站芯片可發(fā)出包含身份識(shí)別信息的低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)可被鑰匙端中的低頻天線捕獲，微控制器中保存著對(duì)應(yīng)的身份識(shí)別信息。進(jìn)一步地，所述手機(jī)端還設(shè)有高頻無線通信模塊和高頻天線，鑰匙端還設(shè)有對(duì)應(yīng)的高頻天線和高頻無線通信模塊，鑰匙端的高頻天線通過高頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接。所述手機(jī)端和鑰匙端的高頻無線通信模塊為藍(lán)牙模塊、無線USB模塊、Wi-Fi模塊或ZigBee模塊。本發(fā)明鑰匙端通過低頻無線感應(yīng)獲得能源，同時(shí)傳輸相應(yīng)的加密數(shù)據(jù)，以確認(rèn)和主機(jī)(手機(jī))的數(shù)據(jù)通信鏈路密鑰，并啟動(dòng)低頻或/和高頻無線通信方式實(shí)現(xiàn)證書IC與主機(jī)的無線通信，用戶使用起來更加方便、快捷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)操作方便用戶使用時(shí)無須插拔鑰匙端(即Key裝置)，只需將鑰匙端放在對(duì)應(yīng)的手機(jī)附近便可使用此Key裝置，使用起來更加方便、快捷。2)可靠性強(qiáng)使用的過程中鑰匙端不用和手機(jī)進(jìn)行機(jī)械接觸，更高可靠性，同時(shí)減小過失損壞的發(fā)生概率。3)安全性高由于低頻通信距離不超過一米，隨機(jī)密鑰的的加密傳遞不易被非法監(jiān)聽；高頻通訊的密鑰每次交易都是不一樣的，增加了破解的難度。另一方面由于由于鑰匙端體積小且完全密封，做成防拆卸結(jié)構(gòu)，使物理破解更為困難。4)鑰匙端不需要電池由于鑰匙端采用低頻通信，工作能量由基站低頻信號(hào)提供，使用更方便。本發(fā)明手機(jī)支付業(yè)務(wù)包括但不限于，銀行業(yè)務(wù)交易、汽車控制、門禁、公交卡，校園飯票卡，借書卡等。


圖1為本發(fā)明通信鏈路建立過程圖。圖2為本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明基于無線通道的手機(jī)安全支付方法將手機(jī)端和鑰匙端分開設(shè)置，鑰匙端包含證書IC和微控制器，微控制器內(nèi)置應(yīng)答器和鑰匙端身份識(shí)別信息；在手機(jī)端設(shè)置可發(fā)出低頻信號(hào)的基站芯片，本方法支付過程如下，同時(shí)參見圖1(圖1中，只有每一步執(zhí)行正確才可以往下執(zhí)行，如果不成功則關(guān)閉通訊)。1)當(dāng)啟動(dòng)手機(jī)支付功能時(shí)，手機(jī)端基站芯片即馬上間隔發(fā)出低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)包含鑰匙端身份識(shí)別信息；
2)當(dāng)鑰匙端位于基站芯片的感應(yīng)區(qū)域內(nèi)且低頻信號(hào)包含的鑰匙端身份識(shí)別信息與鑰匙端微控制器中保存的鑰匙端身份識(shí)別信息一致時(shí)，鑰匙端被喚醒；
3)鑰匙端被喚醒后，置于微控制器內(nèi)的應(yīng)答器則發(fā)送鑰匙端自身的ID號(hào)給基站芯片， 從而使鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證；鑰匙端工作能量由基站芯片發(fā)送的低頻信號(hào)提供；
4)鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證后，基站芯片再發(fā)射低頻信號(hào)開始證書IC對(duì)手機(jī)端的認(rèn)證過程，此時(shí)手機(jī)端基站芯片再發(fā)出一串隨機(jī)數(shù)(隨機(jī)數(shù)起干擾作用，增加傳輸?shù)陌踩?和MAC碼給鑰匙端的證書IC，鑰匙端證書IC收到該隨機(jī)數(shù)和MAC碼后，只有當(dāng)收到的 MAC碼通過證書IC的MAC碼解密算法驗(yàn)證通過時(shí)，認(rèn)為手機(jī)端是合法用戶，證書IC才會(huì)輸出隨機(jī)數(shù)密鑰給手機(jī)端基站芯片，從而使手機(jī)端通過證書IC的驗(yàn)證；這樣可以防止非法手機(jī)端套取密鑰，確任雙方的合法性。證書IC和基站芯片互相發(fā)送的信號(hào)都是經(jīng)過加密處理的數(shù)據(jù)；
5)證書IC通過數(shù)據(jù)/控制總線與低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊連接，由低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊利用隨機(jī)數(shù)密鑰與手機(jī)建立無線虛擬專有通道；
6)利用所述無線虛擬專有通道實(shí)現(xiàn)證書IC與手機(jī)的連接，即可通過手機(jī)進(jìn)行支付。
根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的一種手機(jī)安全支付系統(tǒng)，參見圖2，它包括手機(jī)端和鑰匙端， 在手機(jī)端中設(shè)有基站芯片，在鑰匙端中設(shè)有證書IC、微控制器、低頻天線和低頻無線通信模塊，低頻天線通過低頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接，證書IC與微控制器雙向連接；所述手機(jī)端基站芯片可發(fā)出包含身份識(shí)別信息的低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)可被鑰匙端中的低頻天線捕獲，微控制器中保存著對(duì)應(yīng)的身份識(shí)別信息。為了提高通信的可靠性，進(jìn)一步地，在手機(jī)端中還設(shè)有高頻無線通信模塊和高頻天線，鑰匙端中還設(shè)有對(duì)應(yīng)的高頻天線和高頻無線通信模塊，高頻天線通過高頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接。所述手機(jī)端中和鑰匙端中的高頻無線通信模塊可以采用但不限于藍(lán)牙模塊、無線USB模塊、Wi-Fi模塊和ZigBee模塊。高頻天線、低頻天線用于收發(fā)符合相應(yīng)信號(hào)類型的射頻信號(hào)。當(dāng)鑰匙端只有低頻天線和低頻無線通信模塊時(shí)，手機(jī)端和鑰匙端構(gòu)成單一的低頻通道進(jìn)行近場通信。當(dāng)手機(jī)端和鑰匙端增設(shè)互相匹配的高頻無線通信模塊和高頻天線時(shí)， 兩者既可以構(gòu)成同時(shí)包含高頻和低頻的雙無線通道進(jìn)行通信，也可以選擇其中之一構(gòu)成高頻或低頻的單一無線通道進(jìn)行通信。啟動(dòng)手機(jī)支付功能時(shí)，手機(jī)端基站芯片開始間隔發(fā)出低頻信號(hào)，低頻信號(hào)包含身份識(shí)別信息，鑰匙端靠近手機(jī)的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，如果這個(gè)信號(hào)與鑰匙端中保存的身份識(shí)別信息一致，鑰匙端將被喚醒，置于微控制器內(nèi)的應(yīng)答器則發(fā)送鑰匙端自身的ID號(hào)給基站芯片，從而使鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證。這個(gè)過程能夠防止隨機(jī)噪聲或其他干擾信號(hào)喚醒鑰匙端，鑰匙端上的低頻天線輸入電路能夠保證鑰匙端在任何方位能檢測到主機(jī)端的喚醒信號(hào)。鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證后，基站芯片再發(fā)射低頻信號(hào)開始證書IC對(duì)手機(jī)的認(rèn)證過程。此時(shí)手機(jī)基站芯片會(huì)發(fā)出一串隨機(jī)數(shù)和MAC碼給證書IC，證書IC通過對(duì)手機(jī)端MAC碼校驗(yàn)以確認(rèn)手機(jī)端的合法性，然后應(yīng)答器通過低頻無線通信模塊和低頻天線輸出隨機(jī)數(shù)密鑰給手機(jī)端。為了提高安全性，每次發(fā)送的信號(hào)都是經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)。最后，由通過數(shù)據(jù)/控制總線連接到證書IC的高頻無線通信模塊或/和低頻無線通信模塊，利用隨機(jī)數(shù)密鑰建立手機(jī)和證書IC之間的無線虛擬專有通道。對(duì)于手機(jī)與證書 IC接口，這一通道完全透明，而對(duì)于外界則是用隨機(jī)密鑰加密的無線信道，加密算法包括但不限于AES、DES3DES、SCB2、SSF33算法、RSA密鑰對(duì)生成和加解密算法，利用這一無線虛擬專有通道，實(shí)現(xiàn)證書IC與手機(jī)的連接，此時(shí)即可通過手機(jī)安全地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場支付，或者互聯(lián)網(wǎng)支付。上述無線虛擬專有通道為高頻無線通信、低頻無線通信單獨(dú)或同時(shí)使用構(gòu)成。本發(fā)明低頻通訊采用低頻無線電通訊，也可以采用紅外通訊，可見光通訊，聲通訊等。速率包括但不限于128KHZ, 13. 5MKHZ等?，F(xiàn)有手機(jī)支付技術(shù)中同樣存在與手機(jī)分開的鑰匙端，但鑰匙端只包含證書IC和微控制器，此時(shí)鑰匙端設(shè)計(jì)為與手機(jī)通過USB接口插接的結(jié)構(gòu)，即每次使用支付功能時(shí)，需要將鑰匙端插接到手機(jī)上，再進(jìn)行支付交易，兩者需要物理連接。不但不方便，而且使用次數(shù)多了，會(huì)影響插口的可靠性，損壞插口。而本發(fā)明手機(jī)和鑰匙端采用無線通信，兩者不存在物理上的接觸，故解決了物理接觸的弊端。由于鑰匙端體積小，重量輕，可以做成各種隨身飾品，且完全密封，并可以做成防拆卸狀態(tài)。因此即使手機(jī)丟失，手機(jī)支付功能也是安全的。另外，即使有人想盜竊手機(jī)， 由于其難以辨認(rèn)做成飾品的鑰匙端，即不知道配套的鑰匙端在那里，所以也可以防止惡意的盜竊、支付行為。 本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1.基于無線通道的手機(jī)安全支付方法，本方法將手機(jī)端和鑰匙端分開設(shè)置，鑰匙端包含證書IC和微控制器，其特征在于在手機(jī)端設(shè)置可發(fā)出低頻信號(hào)的基站芯片，微控制器內(nèi)置應(yīng)答器和鑰匙端身份識(shí)別信息；本方法支付過程為，1)當(dāng)啟動(dòng)手機(jī)支付功能時(shí)，手機(jī)端基站芯片即馬上間隔發(fā)出低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)包含鑰匙端身份識(shí)別信息；2)當(dāng)鑰匙端位于基站芯片的感應(yīng)區(qū)域內(nèi)且低頻信號(hào)包含的鑰匙端身份識(shí)別信息與鑰匙端微控制器中保存的鑰匙端身份識(shí)別信息一致時(shí)，鑰匙端被喚醒；3)鑰匙端被喚醒后，置于微控制器內(nèi)的應(yīng)答器則發(fā)送鑰匙端自身ID號(hào)給基站芯片，從而使鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證；鑰匙端工作能量由基站芯片發(fā)送的低頻信號(hào)提供；4)鑰匙端通過基站芯片的驗(yàn)證后，基站芯片再發(fā)射低頻信號(hào)開始證書IC對(duì)手機(jī)端的認(rèn)證過程，此時(shí)基站芯片再發(fā)出一串隨機(jī)數(shù)和MAC碼給鑰匙端的證書IC，鑰匙端證書IC收到該隨機(jī)數(shù)和MAC碼后會(huì)通過對(duì)手機(jī)端MAC碼的校驗(yàn)來確認(rèn)手機(jī)端的合法性，如果手機(jī)端合法，則輸出隨機(jī)數(shù)密鑰給基站芯片，從而使手機(jī)端通過證書IC的驗(yàn)證；5)證書IC通過數(shù)據(jù)/控制總線與低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊連接，由低頻無線通信模塊和/或高頻無線通信模塊利用隨機(jī)數(shù)密鑰與手機(jī)端建立無線虛擬專有通道；6)利用所述無線虛擬專有通道實(shí)現(xiàn)證書IC與手機(jī)端的連接，即可通過手機(jī)進(jìn)行支付。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)安全支付方法，其特征在于第4)步中證書IC和基站芯片互相發(fā)送的信號(hào)都是經(jīng)過加密處理的數(shù)據(jù)。
3.基于無線通道的手機(jī)安全支付系統(tǒng)，它包括手機(jī)端和鑰匙端，在鑰匙端設(shè)有證書IC 和微控制器，證書IC與微控制器雙向連接；其特征在于在手機(jī)端設(shè)有基站芯片，在鑰匙端還設(shè)有低頻天線和低頻無線通信模塊，低頻天線通過低頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接，所述手機(jī)端基站芯片可發(fā)出包含身份識(shí)別信息的低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)可被鑰匙端中的低頻天線捕獲，微控制器中保存著對(duì)應(yīng)的身份識(shí)別信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手機(jī)安全支付系統(tǒng)，其特征在于所述手機(jī)端還設(shè)有高頻無線通信模塊和高頻天線，鑰匙端還設(shè)有對(duì)應(yīng)的高頻天線和高頻無線通信模塊，鑰匙端的高頻天線通過高頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手機(jī)安全支付系統(tǒng)，其特征在于所述手機(jī)端和鑰匙端的高頻無線通信模塊為藍(lán)牙模塊、無線USB模塊、Wi-Fi模塊或ZigBee模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線通道的手機(jī)安全支付方法及系統(tǒng)，它包括手機(jī)端和鑰匙端，在鑰匙端設(shè)有證書IC和微控制器，證書IC與微控制器雙向連接。在手機(jī)端設(shè)有基站芯片，在鑰匙端還設(shè)有低頻天線和低頻無線通信模塊，低頻天線通過低頻無線通信模塊同時(shí)與微控制器和證書IC雙向連接。基站芯片可發(fā)出包含身份識(shí)別信息的低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)可被低頻天線捕獲，微控制器中保存著對(duì)應(yīng)的身份識(shí)別信息。本發(fā)明鑰匙端通過低頻無線感應(yīng)獲得能源，同時(shí)傳輸相應(yīng)的加密數(shù)據(jù)，以確認(rèn)和主機(jī)的數(shù)據(jù)通信鏈路密鑰，并啟動(dòng)低頻或/和高頻無線通信方式實(shí)現(xiàn)證書IC與主機(jī)的無線通信，使用方便、快捷，可靠性更高，物理破解困難，安全性高。
文檔編號(hào)H04W12/06GK102521743SQ20111036289
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者趙啟程 申請(qǐng)人:趙啟程