[发明专利]基于声波的安全数据通讯的装置系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于数据通讯领域，具体涉及利用声波或音频作为近距离，安全可靠的数据通讯媒介的装置系统与方法。使用本发明能够在较低成本的情况下，利用声波实现小数据量的可靠通讯，并具备一定的安全性。

背景技术

目前使用较广泛的近距离通讯技术是蓝牙(Bluetooth)，红外数据传输(IrDA)，近场通讯(Near Field Communication，NFC近距离无线传输)，和无线射频识别RFID，均采用电磁波技术实现。蓝牙技术需要人为参与连接建立过程，不适合需要快速传输(如结算支付等)的应用场合，且芯片价格昂贵，抗干扰能力不强。IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而该技术只能用于2台(非多台)设备之间的连接，可靠性，安全性差，抗干扰能力差且数据传输率低。NFC采用了双向的识别和连接。在20cm距离内工作于13.56MHz频率范围，是目前最为安全的近距通讯技术，但是面临手机终端普及的问题，目前只有有限的手机支持这一技术。RFID由于其价格低廉及相对安全可靠的技术协议，目前大量应用于城市交通卡等小额支付场合，对于用户随身携带的移动终端需要植入或贴上特定的RFID芯片，需要一定的普及时间，没有从根本上解决用户需要携带不同识别卡的不便。条码技术(包括一维和两维码)也是比较常用的近距扫描数据传输方案。一维码扫描仪成本便宜但是对电子显示条码显示识别率低，二维码有很好的容错率和识别率，但是扫描终端成本较高(需要微距镜头)且标准众多，扫描时间也不是很理想，对用户客户端的显示也有特定要求。

下表列出了这几种技术对于移动终端与商业收银系统的近距通讯需求的适用性，没有一种技术能完美满足以下关键的需求，本专利基于声波的非接触式或者利用音频传输的数据通讯的装置系统与方法有着比较好的适用性：

将声波应用于数据通讯的也有个别专利用到，比如西门子公司专利99808078.0利用超声波的数据传播和北阳公司的专利200710080253.4基于超声波实现通讯的发送装置、接收装置、系统和方法。两个专利都只是特定的超声波(声波的特定频段)传输方法的实现。声波最大的问题是安全性这也是其通过空气传播的便利性所应付出的代价，很容易被“录音”复制，这从很大程度上限制了声波作为安全数据传播的通讯手段，只能用于局部的对数据安全性不敏感的应用场合。

图1图示了声波被录播的安全隐患。图中圆形标注的序号按时间顺序排序：

为手机用户通过手机内置喇叭播放编码的数据调制声波，将数据信息(比如折扣码)传输给商业收银终端(或与收银终端相连的音频、声波数据接收终端)。

恶意用户在近处用高敏录音设备记录下空气中传播的声波信号。

恶意用户在结算时，通过手机或特定移动设备回放之前录制的声波给商业收银终端(或与收银终端相连的音频、声波数据接收终端)，希望能够用之前手机用户的结算信息(如折扣券，支付卡)完成结算。

安全的传输链路应有能力识别并防止这一安全隐患。

发明内容

声波及音频调制编解码技术与硬件都非常成熟，而且所有的手机都可以发声，无需额外的硬件所有手机都可以输出声波和音频信号，且主流手机都主持标准的音频输出端口。手机利用声波实现非接触或通过音频连接实现小数据量通讯具备成本优势及设备的广泛普及度。声波传输最主要的问题是安全性这也是其通过空气传播的便利性所应付出的代价，很容易被“录音”复制，这从很大程度上限制了声波作为安全数据传播的通讯手段，只能用于局部的对数据安全性不敏感的应用场合。

本发明的目的在于从安全着手，一方面利用声波/音频通讯所带来的便利性与成本优势，同时在技术上提高安全门槛，排除简单录播的安全顾虑，使其适用于更广泛的应用途径甚至应用于小额支付系统。

本发明利用声波作为数据传输媒介实现非接触传输，也可直接通过音频连接实现可靠安全数据链路。该发明主要对数据传输过程系统地构建了多种端对端的传输校验机制：传输数据完整性校验，有效时间验证，密码校验，服务数据校验以及数据加密：