[发明专利]一种利用声波通信的身份认证方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于声波通信的低成本，高可靠的身份认证信息方法和系统。

背景技术

目前常用的认证技术包括传统的密码输入，IC/ID卡刷卡或者生物特征(如指纹、人脸识别)等。然而这些技术均存在密码更换成本大，发卡流程冗长或者认证设备昂贵等问题。与此同时，随着智能手机的进一步普及，手机通信认证正越来越多地被应用在现有的认证系统中，主要的方式包含了二维码、蓝牙、NFC和WIFI等方式。但这些方式也存在操作繁琐，响应时间长等问题。在此背景下，本专利提出一种利用高频声波通信实现手机与设备间的认证。区别于现有音频编码控制方法采用对固定ID或者固定密钥进行音频编码的低安全性策略，本方案采用动态一次性密钥方案，音频内容即使被复制也不能通过认证，从而保证了认证的安全性。此外，由于该方案无需额外硬件设备，手机仅使用麦克风和话筒便可进行通信。因此，有潜力能够快速部署并推广。

发明内容

本发明提出一种声波认证方法以弥补现有技术的不足，该技术采用高频声波的编码，充分利用高频声波的传输能力，在设备端实时编码/解码包含一次性密钥编码信息的音频流，在无需安装额外通信设备的情况下，在认证设备之间实现数据的直接传递，快速准确安全地完成认证端和被认证端的双向认证。

为了满足传输要求，本发明通过以下技术方案解决其技术问题。该技术方案主要包含两个部分：一、基于声波通信的身份认证方法；二、实现基于声波通信的身份认证的系统设计。参考图1，一种利用声波通信身份认证的方法，其特征在于，所述方法基于声波通信验证设备的身份认证方法，包括如下步骤：

步骤10、系统初始化，认证双方约定认证算法初始参数；

步骤20、被认证方发送探针信息激活认证设备；

步骤30、认证设备播放包含其设备唯一标识号的音频信号；

步骤40、被认证方通过认证算法生成一次性密钥；

步骤50、被认证方将一次性密钥通过实时音频流进行编码；

步骤60、认证端接收实时音频信息，进行解码认证；

步骤70、认证端对认证结果进行处理。将实时音频编码，传递给被认证端；

步骤80、被认证方接受步骤7播放的认证结果音频流，进行解码并展示认证结果。

进一步的，所述步骤10包含如下步骤：

步骤11.认证方初始化认证算法参数，所述认证算法参数信息至少包含以下信息：认证方唯一标识号、以及对应认证方唯一标识号的共享密钥以及准确的国际标准时间。

步骤12.被认证方初始化认证算法参数，所述认证算法参数信息至少包含一下信息：被认证方有权限认证成功的认证方唯一标识号列表、唯一标识号对应的共享密钥列表以及准确的国际标准时间。

进一步的，所述步骤20包含如下步骤：

步骤21、被认证方到达认证方设备附近，直径为0.1m～2m的球形的范围内，触发认证操作；

步骤22、被认证方设备发送音频探针信号激活认证方设备。

进一步的，步骤21所述被认证方持有移动终端设备、智能手机或平板电脑进行认证操作；步骤21所述认证方设备为移动终端设备、智能手机、平板电脑或嵌入式设备。

进一步的，步骤21所述认证方设备一直处于音频监听状态。

进一步的，所述步骤30包含如下步骤：

步骤31.认证设备接收到探针信号后，广播播放自己的设备唯一标识编码音频；

进一步的，所述步骤31广播播放自己的设备唯一标识编码音频一段固定时间后停止播放，可以达到节能以及减少干扰的目的。

进一步的，所述步骤40包含如下步骤：

步骤41.被认证方设备正确接收到认证设备的唯一标示号，检索本设备是否有该认证设备的共享密钥。若查询存在，则进入步骤42，否则认证失败。

步骤42.使用TOTP算法(Time-Based One-Time Password Algorithm)以及步骤10初始化的参数以及共享密钥，生成一次性认证密钥。TOTP算法为现有成熟认证算法，可参见RFC(Request For Comments)文档RFC 6238。

所述声波通信验证设备包括：声波输入模块；声波输出模块；时间同步模块；声波编解码；认证算法处理器模块。

进一步的，所述声波输入模块，用于通过设备上的麦克风或其他声音采集设备，采集设备附近有限范围内的声音；

进一步的，所述声波输出模块，用于通过设备上的扬声器或者其他声音播放设备，播放编码或未编码的音频流信息；